KR102343334B1 - Method and apparatus for detecting a transmitting light source on optical camera communication - Google Patents

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KR102343334B1
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장영민
하비부 라만 모하마드
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국민대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed are a method and a device for detecting a light source based on OCC. According to one embodiment of the present disclosure, the method for detecting a light source based on OCC includes the steps of: acquiring an image including at least one light source using a camera; extracting a feature with respect to a light source region in the image by applying the acquired image to an image classification algorithm learned to identify the light source; and determining whether the light source is an OCC-based data transmission light source for each light source in the image acquired by applying the extracted feature to a binary classification algorithm learned to identify a data transmission light source.

Description

광학 카메라 통신(OCC) 기반 송신 광원 탐지 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A TRANSMITTING LIGHT SOURCE ON OPTICAL CAMERA COMMUNICATION}Optical camera communication (OCC) based transmission light source detection method and apparatus

본 개시는 이미지 분류 알고리즘 및 이진 분류 알고리즘을 기반으로 이미지 내의 모든 광원에서 광학 카메라 통신(OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC)을 위한 송신 광원을 정확하게 검출할 수 있도록 하는 송신 광원 탐지 방법 및 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a transmission light source detection method and apparatus capable of accurately detecting a transmission light source for optical camera communication (OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC) from all light sources in an image based on an image classification algorithm and a binary classification algorithm.

일반적으로 무선통신은 비용, 실용성 및 운용성 측면에서 유리하지만 병목현상이 발생한다. 또한, 10 GHz 주파수 부분 아래에 있는 RF(Radio Frequency) 대역이 무선통신에 널리 사용되어 왔으나 대역폭이 요구하는 용량과 속도를 충족시키지 못하고 또한 여러 기술이 동일한 주파수 대역(Wi-Fi, 블루투스, 이동통신망, 무선전화)을 동시에 공유하게 되면서 무선통신에서 발생하는 병목현상 문제를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되어 왔다.In general, wireless communication is advantageous in terms of cost, practicality and operability, but a bottleneck occurs. In addition, although the RF (Radio Frequency) band below the 10 GHz frequency part has been widely used for wireless communication, it does not meet the capacity and speed required by the bandwidth, and several technologies use the same frequency band (Wi-Fi, Bluetooth, mobile communication network). , and wireless phones), research to solve the bottleneck problem that occurs in wireless communication has been actively conducted.

이에, 최근에는 RF 기술을 기반으로 하는 많은 무선 애플리케이션이 광 무선 기술로 대체되고 있다. 그 중 가시 광선 통신(Visible Light Communication, VLC)은 이미 확립된 기술로, 가시광 스펙트럼(400~790THz)을 사용하여, 높은 데이터 속도를 제공하고, LED, LD의 변조된 광학적 신호를 사용하는 기술이다.Accordingly, in recent years, many wireless applications based on RF technology are being replaced by optical wireless technology. Among them, Visible Light Communication (VLC) is an already established technology, which uses the visible light spectrum (400-790THz), provides high data rates, and uses modulated optical signals of LEDs and LDs. .

한편, 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication, OCC) 기술은 개발 및 표준화 중인 기술로, 별도의 수신기 없이 스마트폰 카메라, 차량 카메라 등의 이미지 센서로 가시광선 데이터를 직접적으로 수신하는 기술이라고 할 수 있으며, 광 무선 통신(Optical Wireless Communication, OWC) 제품군의 일부인 새로운 유망한 기술 중 하나이다. 여기서 OWC 기술은 병목현상을 해결하기 위해 허가되지 않은 스펙트럼을 통신 매체로 사용하여, 주파수 사용허가가 필요 없으며 전파의 직진성과 낮은 물체 투과성으로 보안 유지에 용이하다는 특징을 가지고 있다.On the other hand, Optical Camera Communication (OCC) technology is a technology that is being developed and standardized. It is one of the new promising technologies that is part of the Optical Wireless Communication (OWC) family. Here, the OWC technology uses an unlicensed spectrum as a communication medium to solve the bottleneck, so there is no need for a frequency use license, and it has the characteristics of easy security maintenance due to the straightness of radio waves and low object permeability.

광학 카메라 통신(OCC)에서는 다른 각도에서 들어오는 빛이 이미지 센서 평면의 다양한 위치에 투사 될 수 있다. 즉 광학 카메라 통신(OCC)은 이러한 특징을 통해 서로 다른 소스 및 방향에서 빛을 분리 할 수 있으므로 공간 분할 다중화 및 MIMO(Multiple Input and Multiple-Output) 시스템 이미징에 이상적인 기술이다. In optical camera communication (OCC), light coming from different angles can be projected at various locations on the image sensor plane. In other words, optical camera communication (OCC) is an ideal technology for spatial division multiplexing and MIMO (Multiple Input and Multiple-Output) system imaging because it can separate light from different sources and directions through these features.

이러한 광학 카메라 통신(OCC)은 특히 차량 통신의 가장 유망한 후보 중 하나이다. 예를 들어, 선행기술 1에도 개시된 바와 같이, 광학 카메라 통신(OCC)을 위해서 차량의 후미등 등의 조명등을 송신기로, 차량에 구비된 카메라를 수신기로 사용할 수 있다. 즉, 차량의 전방 및 후방 LED는 차량 상태 또는 기타 정보를 다른 차량에 전송할 수 있는 광학 카메라 통신(OCC) 송신기로 사용될 수 있으며, 카메라 수신기에서는 상기 차량의 전방 및 후방 LED를 캡쳐한 이미지에서 데이터를 디코딩 하여 데이터를 수신할 수 있다.Such optical camera communication (OCC) in particular is one of the most promising candidates for vehicle communication. For example, as disclosed in Prior Art 1, for optical camera communication (OCC), a lighting lamp such as a tail lamp of a vehicle may be used as a transmitter, and a camera provided in the vehicle may be used as a receiver. That is, the vehicle's front and rear LEDs can be used as an optical camera communication (OCC) transmitter that can transmit vehicle status or other information to other vehicles, and the camera receiver receives data from images captured by the vehicle's front and rear LEDs. It can be decoded to receive data.

그러나 V2X나 로봇 공학과 같은 실시간 어플리케이션에서는, 전방의 모든 광원들 중 실제 송신기가 아닌 광원들도 많이 있을 수 있으며, 이 경우 디코딩 된 데이터에서 잘못된(spurious) 데이터 비트의 확률이 증가하여 BER(비트 오류율)이 커지는 문제가 생길 수 있다. 또한, 캡쳐된 LED 영역을 다른 비 전송 LED 영역과 함께 처리하게 되면 수신기의 복잡성이 더 높아지는 문제가 있다.However, in real-time applications such as V2X or robotics, there may be many light sources that are not actual transmitters among all the light sources in the front. This can be a growing problem. In addition, there is a problem in that the complexity of the receiver increases when the captured LED region is processed together with other non-transmitted LED regions.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The above-mentioned background art is technical information that the inventor possessed for the derivation of the present invention or acquired in the process of derivation of the present invention, and cannot necessarily be said to be a known technique disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

선행기술 1: 한국 등록특허공보 제10-1689252호(2016.12.19.등록)Prior Art 1: Korean Patent Publication No. 10-1689252 (Registered on Dec. 19, 2016)

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 이미지 분류 알고리즘 및 이진 분류 알고리즘의 결합을 통해, 이미지 내의 모든 광원에서 광학 카메라 통신(OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC)을 위한 송신 광원을 정확하게 검출할 수 있도록 하는데 있다.An object of an embodiment of the present disclosure is to accurately detect a transmission light source for optical camera communication (OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC) from all light sources in an image through a combination of an image classification algorithm and a binary classification algorithm.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 차량 등의 실시간 어플리케이션 통신에 적용 가능한 광학 카메라 통신(OCC) 기기 기반 시스템을 제안하여, 실시간 연결과 안전을 위해 매우 안정적인 통신을 제공하고자 하는데 있다.An object of the embodiments of the present disclosure is to propose an optical camera communication (OCC) device-based system applicable to real-time application communication, such as a vehicle, to provide very stable communication for real-time connection and safety.

본 개시의 실시 예의 목적은 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.The object of the embodiment of the present disclosure is not limited to the above-mentioned tasks, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiment of the present invention will be. It will also be appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations thereof indicated in the claims.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 카메라 통신(OCC) 기반 송신 광원 탐지 방법은, 카메라를 이용하여 적어도 하나 이상의 광원을 포함한 이미지를 획득하는 단계와, 획득한 이미지를 광원을 식별하도록 학습된 이미지 분류 알고리즘에 적용하여 이미지 내의 광원 영역에 대하여 특징(Feature)을 추출하는 단계와, 추출된 특징을 데이터 송신 광원을 식별하도록 학습된 이진 분류 알고리즘에 적용하여 획득한 이미지 내의 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.An optical camera communication (OCC)-based transmission light source detection method according to an embodiment of the present disclosure includes acquiring an image including at least one light source by using a camera, and classifying the image learned to identify the light source by using the acquired image OCC-based data transmission for each light source in the image obtained by applying the algorithm to extracting a feature for the light source region in the image, and applying the extracted feature to a binary classification algorithm learned to identify the data transmission light source It may include the step of determining whether the light source.

본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 카메라 통신(OCC) 기반 송신 광원 탐지 장치는, 메모리 및 메모리와 연결되고, 메모리에 포함된 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 적어도 하나의 프로세서는, 카메라를 이용하여 적어도 하나 이상의 광원을 포함한 이미지를 획득하는 동작과, 획득한 이미지를 광원을 식별하도록 학습된 이미지 분류 알고리즘에 적용하여 이미지 내의 광원 영역에 대하여 특징(Feature)을 추출하는 동작과, 추출된 특징을 데이터 송신 광원을 식별하도록 학습된 이진 분류 알고리즘에 적용하여 획득한 이미지 내의 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단하는 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.An optical camera communication (OCC)-based transmission light source detection apparatus according to an embodiment of the present disclosure includes a memory and at least one processor connected to the memory and configured to execute computer-readable instructions included in the memory, and at least one The processor of the operation of acquiring an image including at least one light source using a camera, and applying the acquired image to an image classification algorithm learned to identify the light source to extract a feature from the light source region in the image and applying the extracted features to a binary classification algorithm learned to identify a data transmission light source to determine whether or not it is an OCC-based data transmission light source for each light source in an image obtained.

이 외에도, 본 발명의 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 더 제공될 수 있다.In addition to this, another method for implementing the present invention, another system, and a computer-readable recording medium storing a computer program for executing the method may be further provided.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 개시의 실시 예에 의하면, 이미지 분류 알고리즘 및 이진 분류 알고리즘의 결합을 통해, 이미지 내의 모든 광원에서 광학 카메라 통신(OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC)을 위한 송신 광원을 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써, 다른 광원(LED)의 간섭을 제거할 수 있고, BER(비트 오류율)이 완화되도록 할 수 있다. According to the embodiment of the present disclosure, through the combination of the image classification algorithm and the binary classification algorithm, the transmission light source for optical camera communication (OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC) can be accurately detected from all light sources in the image, so that other light sources ( LED) can be eliminated, and the BER (bit error rate) can be mitigated.

또한, 이미지 분류 알고리즘 및 이진 분류 알고리즘이 결합된 송신 광원 탐지 알고리즘이 구현되는 지능형 수신기를 만들어, 실제 데이터 전송 광원을 정확하게 인식할 수 있도록 함으로써, 실시간 연결과 안전을 위해 매우 안정적인 통신을 제공할 수 있다.In addition, by creating an intelligent receiver that implements a transmission light source detection algorithm combined with an image classification algorithm and a binary classification algorithm, it can accurately recognize the actual data transmission light source, thereby providing very reliable communication for real-time connection and safety. .

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 카메라 통신(OCC) 기반 송신 광원 탐지 시스템의 개략적인 예시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 카메라 통신(OCC)의 기본 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 광원 탐지 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 광원 탐지 장치를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 광원 영상으로부터 라인 세그먼트의 수를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 데이터를 송신하는 광원과 데이터를 송신하지 않는 일반 광원에 대해 본 개시의 일 실시 예에 따라서 도출된 라인 세그먼트의 수 및 광원 영역의 면적을 보여주는 그래프이다.
도 7는 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 광원 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 광원 탐지 방법의 학습 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a schematic illustration of a transmission light source detection system based on optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a view for explaining a basic operating principle of optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for detecting a transmission light source according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a diagram for explaining in more detail an apparatus for detecting a transmission light source according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a diagram for explaining a method of deriving the number of line segments from a light source image according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a graph showing the number of line segments and the area of a light source region derived according to an embodiment of the present disclosure for a light source that transmits data and a general light source that does not transmit data.
7 is a flowchart illustrating a method of detecting a transmission light source according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a flowchart illustrating a learning process of a method for detecting a transmission light source according to an embodiment of the present disclosure.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the detailed description in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the present invention is not limited to the embodiments presented below, it can be implemented in a variety of different forms, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. . The embodiments presented below are provided so that the disclosure of the present invention is complete, and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof are omitted. decide to do

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 카메라 통신(OCC) 기반 송신 광원 탐지 시스템의 개략적인 예시도이고, 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 카메라 통신(OCC)의 기본 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic illustration of a transmission light source detection system based on optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present disclosure, and FIG. 2 is a basic operating principle of optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present disclosure. It is a drawing for explaining.

도 1을 참조하면, 본 실시 예의 광학 카메라 통신(OCC) 기반 송신 광원 탐지 시스템은, 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication, OCC) 기술을 기반으로 하는 것으로, 차량과 같은 실시간 어플리케이션에 사용되는 통신에 광학 카메라 통신(OCC)을 적용할 수 있다. 다만 본 실시 예에서는, 차량 통신에 광학 카메라 통신(OCC)이 적용되는 것을 실시 예로 하여 설명할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the optical camera communication (OCC)-based transmission light source detection system of this embodiment is based on an optical camera communication (OCC) technology, and is optical for communication used in real-time applications such as vehicles. Camera communication (OCC) can be applied. However, in this embodiment, the application of optical camera communication (OCC) to vehicle communication may be described as an embodiment.

광학 카메라 통신(OCC)은 LED 등의 광원을 송신기로, 카메라를 수신기로 사용하는 것으로, 광원인 차량의 조명은 사람의 눈으로 감지 할 수 없는 flicker free 방식으로 변조될 수 있다. 즉 차량의 전방 및 후방에 위치한 조명은 차량 상태 또는 기타 정보를 다른 차량에 전송할 수 있는 광학 카메라 통신(OCC) 송신기로 사용될 수 있으며, 카메라 수신기에서는 상기 조명을 캡쳐한 이미지에서 데이터를 디코딩 하여 조명에서 전송된 정보들을 확인할 수 있다.Optical camera communication (OCC) uses a light source such as an LED as a transmitter and a camera as a receiver. That is, the lights located at the front and rear of the vehicle can be used as an optical camera communication (OCC) transmitter that can transmit the vehicle status or other information to other vehicles, and the camera receiver decodes data from the captured image of the light to You can check the transmitted information.

여기서, 광학 카메라 통신(OCC)이란, 카메라 이미지 센서를 사용하여 광원에서 전송된 데이터 비트를 수신하는 기술로, LED 조명과 카메라가 내장된 스마트폰 등이 대부분의 공간에서 사용되고 있는 인프라에서 매우 이점이 많은 유망한 기술로 연구되고 있다. 또한 광학 카메라 통신(OCC)은 우수한 신호 대 간섭 + 잡음 비율(SINR), 높은 보안, 낮은 간섭 및 다양한 통신 거리에 대한 높은 안정성을 포함한 고성능 특성을 제공할 수 있다.Here, optical camera communication (OCC) is a technology that uses a camera image sensor to receive data bits transmitted from a light source. Many promising technologies are being studied. In addition, optical camera communication (OCC) can provide high performance characteristics including good signal-to-interference + noise ratio (SINR), high security, low interference and high stability over various communication distances.

광학 카메라 통신(OCC)은 다양한 유형의 수신기가 사용될 수 있기 때문에 가시 광선 통신(Visible Light Communication, VLC) 및 라이파이(Light Fidelity, LiFi)와 차이가 있으며, 가시 광선 통신(VLC) 및 LiFi에서 포토 다이오드(photodiode, PD)는 데이터 수신에만 사용된다. 광학 카메라 통신(OCC) 시스템에서 통신 목적을 지원하기 위해 하드웨어를 수정할 필요 없이 렌즈와 2 차원 이미지 센서로 구성된 일반적인 카메라는 포토 다이오드에 비해 기존 렌즈에서 빛이 공간적으로 분리되어 통신에 유리하며, 높은 이미지 해상도와 함께 카메라는 동시에 공간적으로 분리된 여러 광원을 복조 할 수 있다.Optical Camera Communication (OCC) differs from Visible Light Communication (VLC) and Light Fidelity (LiFi) because different types of receivers can be used, and photodiodes in Visible Light Communication (VLC) and LiFi (photodiode, PD) is used only for data reception. In an optical camera communication (OCC) system, without the need to modify hardware to support the communication purpose, a typical camera consisting of a lens and a two-dimensional image sensor is advantageous for communication because light is spatially separated from the conventional lens compared to a photodiode, and high image quality Along with the resolution, the camera can simultaneously demodulate multiple spatially separated light sources.

카메라 수신기의 셔터 메커니즘은 이미지의 픽셀 노출을 결정할 수 있으며, 셔터 메커니즘에 따라 카메라는 글로벌 또는 롤링 셔터 등급으로 분류될 수 있다. 순차적으로 픽셀 행을 빛에 노출시키는 롤링 셔터 카메라는 롤링 이미지에서 변조된 빛의 강도 변화를 감지 할 수 있을 만큼 빠르게 샘플링 해야 한다. 모든 픽셀을 동시에 노출하는 글로벌 셔터 카메라는 연속 이미지에서 각 LED의 광도 변화를 감지 할 수 있는 충분히 빠른 프레임 속도가 필요하다.The shutter mechanism of the camera receiver can determine the pixel exposure of the image, and depending on the shutter mechanism, the camera can be classified as a global or rolling shutter class. A rolling shutter camera that sequentially exposes rows of pixels to light must sample fast enough to detect changes in the intensity of the modulated light in the rolling image. A global shutter camera that exposes all pixels simultaneously requires a frame rate fast enough to detect changes in the luminance of each LED in successive images.

한편, 광원의 주 목적은 조명이고 통신은 부차적이므로 광원과 그 변조를 적절하게 선택하여야 한다. 변조 방식에는 펄스 기반 전송이 있으며, 펄스 기반 전송은 데이터가 사인파가 아닌 펄스파로 인코딩되는 변조 기술을 포함할 수 있다. 그리고 펄스 기반 전송 변조는 단일 고전력, 고효율, 느린 응답의 DC 컨버터와 빠른 속도로 작동하는 추가 전원 스위치로 구현하여 결정된 순간에 LED에 전류를 전달할 수 있으며, 평균값이 데이터 신호의 펄스 폭에 따라 달라지면 데이터 전송을 작동하는 동일한 스위치가 디밍 제어를 제공하여 DC 컨버터를 크게 단순화 할 수 있다. 디밍 가능 변조는 On-Off Keying(OOK), Variable Pulse Position Modulation(VPPM) 및 Color Shift Keying(CSK) 등의 변조 기술을 포함할 수 있다.On the other hand, since the main purpose of the light source is lighting and communication is secondary, the light source and its modulation must be appropriately selected. Modulation methods include pulse-based transmission, which may include a modulation technique in which data is encoded as a pulse wave rather than a sine wave. And pulse-based transfer modulation can be implemented with a single high-power, high-efficiency, slow-response DC converter and an additional fast-acting power switch to deliver current to the LED at a determined moment, and when the average value varies with the pulse width of the data signal, The same switch that operates the transmission can provide dimming control, greatly simplifying the DC converter. Dimmable modulation may include modulation techniques such as On-Off Keying (OOK), Variable Pulse Position Modulation (VPPM), and Color Shift Keying (CSK).

상술한 바와 같이, 광학 카메라 통신(OCC) 시스템에서는 송신 LED가 카메라 수신기에 의해 감지된다. 그러나 V2X(vehicle to everything)나 로봇 공학과 같이 실시간으로 상황이 변화하는 등의 환경에서 구현되는 어플리케이션에서는 실제 송신기가 아닌 그 외의 다른 LED들이 많이 있을 수 있다. 이런 경우에는 디코딩 된 데이터에서 잘못된(spurious) 데이터 비트의 확률이 증가하여 BER(비트 오류율)이 커지는 문제가 생길 수 있으며, 캡쳐된 LED 영역을 다른 비 전송 LED 영역과 함께 처리하게 되어 수신기의 복잡성이 더 높아질 수 있다. As mentioned above, in an optical camera communication (OCC) system, the transmit LED is sensed by the camera receiver. However, in applications implemented in environments where conditions change in real time, such as vehicle to everything (V2X) or robotics, there may be many LEDs other than the actual transmitter. In this case, the probability of spurious data bits in the decoded data increases, which may cause a problem that the BER (bit error rate) increases, and the complexity of the receiver is increased by processing the captured LED area together with other non-transmitted LED areas. can be higher

즉 본 실시 예는 이러한 문제점을 지능적으로 처리하기 위한 것으로, 안정적인 광학 카메라 통신(OCC) 시스템을 위해 이미지 분류 알고리즘과 이진 분류 알고리즘을 결합하여 송신 LED(광원)을 정확하게 탐지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.That is, the present embodiment is to intelligently handle these problems, and it is characterized in that the transmission LED (light source) can be accurately detected by combining the image classification algorithm and the binary classification algorithm for a stable optical camera communication (OCC) system. do.

본 실시 예에서, 이미지 분류 알고리즘은 이미지, 음성 등 비정형데이터 분류를 위한 다양한 딥러닝(인공신경망) 알고리즘이 적용될 수 있으며, 특히 CNN(Convolutional Neural Networks)이 적용될 수 있다.In the present embodiment, as the image classification algorithm, various deep learning (artificial neural network) algorithms for classifying unstructured data such as images and voices may be applied, and in particular, Convolutional Neural Networks (CNN) may be applied.

그리고 이진 분류 알고리즘은 분류 알고리즘에서, 결정 경계(Decision Boundary), 즉 분류를 위한 기준선을 정의하는 모델에 관한 것으로, 분류되지 않은 새로운 점이 나타나면 경계의 어느 쪽에 속하는지 확인하여 분류 과제를 수행할 수 있다. 본 실시 예에서는, 특히 SVM(Support Vector Machine)이 적용될 수 있다.And the binary classification algorithm is about a model that defines a decision boundary, that is, a baseline for classification, in the classification algorithm. . In this embodiment, in particular, a support vector machine (SVM) may be applied.

SVM은 두 카테고리 중 어느 하나에 속한 데이터의 집합이 주어졌을 때, 주어진 데이터 집합을 바탕으로 하여 새로운 데이터가 어느 카테고리에 속할지 판단하는 비확률적 이진 선형 분류 모델이라고 할 수 있다. 이러한 분류 모델은 데이터가 사상된 공간에서 경계로 표현되는데, SVM은 그 중 가장 큰 폭을 가진 경계를 찾는 알고리즘이다. 한편, SVM의 서포트 벡터는 결정 경계와 가까이 있는 데이터 포인트들을 의미하고, 마진(Margin)은 결정 경계와 서포트 벡터 사이의 거리를 의미하는 것으로, 최적의 결정 경계는 마진을 최대화 하는 것을 의미할 수 있다. SVM can be said to be a non-stochastic binary linear classification model that, when a set of data belonging to one of two categories is given, determines which category the new data belongs to based on the given data set. This classification model is expressed as a boundary in the space where data is mapped, and SVM is an algorithm that finds the boundary with the largest width among them. On the other hand, the support vector of SVM means data points close to the decision boundary, and the margin means the distance between the decision boundary and the support vector, and the optimal decision boundary may mean maximizing the margin. .

대부분의 머신러닝 지도학습 알고리즘은 학습 데이터 모두를 사용하여 모델을 학습하지만, SVM에서는 결정 경계를 정의하는 것이 결국 서포트 벡터이기 때문에 포인트 중에서 서포트 벡터만 잘 검출하면 나머지 수많은 데이터 포인트들을 무시할 수 있다. 즉 본 실시 예에서는, 특징 벡터의 임계값을 설정하지 않고 분류 기술에 성능이 높은 SVM 알고리즘을 적용하여 보다 빠르고 정확하게 원하는 분류 결과(예를 들어, LED 영역 검출)를 얻을 수 있도록 할 수 있다.Most machine learning supervised learning algorithms train the model using all of the training data, but in SVM, the support vector that defines the decision boundary is the support vector. That is, in the present embodiment, it is possible to obtain a desired classification result (eg, LED region detection) more quickly and accurately by applying a high-performance SVM algorithm to the classification technique without setting a threshold value of the feature vector.

한편, 도 2를 참조하여, 광학 카메라 통신(OCC)의 기본 작동 원리를 살펴보면, 광학 카메라 통신(OCC) 시스템은 OCC 송신부 및 OCC 수신부를 포함할 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 2 , looking at the basic operating principle of optical camera communication (OCC), the optical camera communication (OCC) system may include an OCC transmitter and an OCC receiver.

OCC 송신부는 본 실시 예에서 차량 후미등(LED)과 같은 조명에 의해 구현될 수 있으며, 도 2에 개시된 인코더(Encoder), 광학 신호 변조기(Optical signal modulator), 광원 구동 회로(LED driving circuitry) 및 광원(LED)을 포함할 수 있다.The OCC transmitter may be implemented by lighting such as a vehicle tail light (LED) in this embodiment, and an encoder, an optical signal modulator, a light source driving circuitry and a light source disclosed in FIG. 2 . (LED) may be included.

OCC 송신부는 OCC 시스템에서 전송하고자 하는 입력 데이터 시퀀스(Input data sequence)를 코딩 할 수 있다. 이러한 코딩은 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예컨대, 인코더는 전송하고자 하는 데이터가 1인 경우 광원의 온(on)에 대응시키고 데이터가 0인 경우에는 광원의 오프(off)에 대응시킬 수 있다. 이러한 예시는 광원의 펄스주파수에 따라 다르게 설정할 수 있다. 예컨대, 데이터가 1인 경우 광원을 온-온에 대응시키고 데이터가 0인 경우 광원을 오프-오프에 대응시킬 수도 있다.The OCC transmitter may code an input data sequence to be transmitted in the OCC system. Such coding may be implemented in various ways. For example, when data to be transmitted is 1, the encoder may correspond to on of the light source, and when data is 0, it may correspond to off of the light source. This example may be set differently according to the pulse frequency of the light source. For example, when data is 1, the light source may correspond to on-on, and when data is 0, the light source may correspond to off-off.

이처럼, 본 실시 예에서 OCC 송신부는 데이터에 대응하는 광원의 온/오프 상태를 서로 매칭시켜 향후 광원의 온/오프를 통해 데이터가 전송되도록 할 수 있다. 본 실시 예에서 OCC 송신부는 예를 들어, 맨체스터(Manchester) 코딩기법, 4B6B 코딩기법 등을 이용하여 데이터를 코딩 할 수 있다. As such, in this embodiment, the OCC transmitter may match the on/off states of the light sources corresponding to the data to transmit data through the on/off of the light sources in the future. In this embodiment, the OCC transmitter may code data using, for example, a Manchester coding technique, a 4B6B coding technique, or the like.

또한, 본 실시 예에서, 광학 신호 변조기는 코딩된 데이터를 데이터 심볼로 구성하고 데이터 심볼을 포함하는 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 이러한 데이터 패킷은 디지털 비트 1과 0으로 구성된 데이터를 연속으로 배열하여 구성될 수 있다.Also, in the present embodiment, the optical signal modulator may configure coded data into data symbols and generate a data packet including the data symbols. Such a data packet may be formed by arranging data composed of digital bits 1 and 0 consecutively.

그리고 광원 구동 회로는 상기 코딩된 데이터에 따라 광원을 구동시킬 수 있다. 예컨대, 데이터의 비트 1과 0에 따라 광원을 온 및 오프 시킬 수 있다. 이러한 광원 구동 회로는 기설정된 펄스주파수에 따라 광원을 온/오프시키도록 할 수 있다. 이와 같이 광원 구동 회로에서 광원의 온/오프 제어를 통해 전송하고자 하는 데이터를 출력하도록 할 수 있다.In addition, the light source driving circuit may drive the light source according to the coded data. For example, the light source may be turned on and off according to bits 1 and 0 of the data. Such a light source driving circuit may turn on/off the light source according to a preset pulse frequency. In this way, the light source driving circuit may output data to be transmitted through on/off control of the light source.

즉 광원은 광학 카메라 통신(OCC) 시스템에서 송신기(transmitter)의 역할을 한다. 광원은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)일 수 있으며, 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 이러한 광원은 상술한 바와 같이 코딩된 데이터에 따라 광원 구동 회로에 의해 기설정된 펄스주파수로 온(on) 또는 오프(off)될 수 있다. 본 실시 예에 따라 광원이 다수 개로 구비되는 경우 1N으로 배열될 수 있고, M1으로 배열될 수도 있으며, MN으로 배열될 수도 있다. 물론, 원형, 방사형, 타원형 등 다양한 형태로 배열될 수 있다. 광원이 온/오프 되는 펄스주파수가 초당 110회 이상이면 사람의 눈으로 그 온/오프를 구분하지 못하고 계속 온 상태인 것으로 인식한다. 이러한 펄스주파수는 물론 조정이 가능하다.That is, the light source serves as a transmitter in an optical camera communication (OCC) system. The light source may be a light emitting diode (LED), and at least one light source may be provided. Such a light source may be turned on or off with a preset pulse frequency by the light source driving circuit according to the coded data as described above. When a plurality of light sources are provided according to the present embodiment, they may be arranged in 1N, may be arranged in M1, or may be arranged in MN. Of course, it may be arranged in various shapes, such as a circular shape, a radial shape, an oval shape, and the like. If the pulse frequency at which the light source is turned on/off is more than 110 times per second, the human eye cannot distinguish the on/off and recognizes that it is in the on-state continuously. These pulse frequencies are, of course, adjustable.

OCC 수신부는 본 실시 예에서 차량에 구비된 단일 카메라에 의해 구현될 수 있으며, 도 2에 개시된 이미지 센서(Image sensor), 픽셀 스캐너(Pixel scanner), 복조기(Demodulator) 및 디코더(Decoder)를 포함할 수 있다.The OCC receiver may be implemented by a single camera provided in the vehicle in this embodiment, and may include an image sensor, a pixel scanner, a demodulator, and a decoder as shown in FIG. 2 . can

즉 이미지 센서를 포함하는 카메라는 광학 카메라 통신(OCC) 시스템에서 수신기(receiver)의 역할을 할 수 있으며, 카메라는 롤링 셔터 방식으로 이미지를 캡쳐하는 카메라일 수 있다. 구체적으로는, 카메라는 다수의 열(row)로 조합된 롤링 셔터 방식의 이미지 센서를 포함하며, 기설정된 프레임 속도(frame rate)에 따라 열(row)마다 연속적으로 광원의 점멸상태를 캡쳐 할 수 있다. 이를 위해 내부에 롤링 셔터 방식의 이미지센서가 구비될 수 있다. 이미지센서의 각 열(row)을 순차적으로 기설정된 노출시간(integration time) 동안 일정한 시간간격으로 노출시킨다. 첫 번째 열의 마지막 노출시간과 마지막 열의 마지막 노출시간을 프레임 시간(frame time)이고 노출시간과 프레임시간의 합이 캡쳐타임(capture time)이 된다. 이러한 캡쳐타임 동안에 캡쳐된 이미지는 광원이 온(on)될 때 화이트 밴드(white band)로 나타나고 오프(off)될 때 블랙 밴드(black band)로 나타난다. 광원의 온/오프 상태의 변화는 캡쳐시간 동안 순차적으로 기록될 수 있다. 이때, 화이트 밴드와 블랙 밴드는 예컨대 각각 데이터로서 1과 0을 나타내도록 설정될 수 있다. 이와 같이 카메라에서는 하나의 프레임 내에서 다중 데이터 수신이 가능하게 된다. 이미지센서로는 예컨대 CMOS 센서를 사용할 수 있다. 이때, 카메라는 광원이 온 또는 오프되는 중에 임의의 시점에 촬영을 시작할 수 있다. 이 경우에는 캡쳐된 이미지로부터 시작프레임과 데이터 프레임을 구분할 필요가 있다. 뿐만 아니라 본 실시 예에서는 카메라의 광원의 온/오프 이미지를 촬영하는 프레임 속도가 기설정되어 있지만, 실제 프레임 속도가 변하는 경우에도 정확한 데이터 수신이 가능할 수 있다.That is, a camera including an image sensor may serve as a receiver in an optical camera communication (OCC) system, and the camera may be a camera that captures an image in a rolling shutter method. Specifically, the camera includes a rolling shutter type image sensor combined in a plurality of rows, and can continuously capture the blinking state of the light source for each row according to a preset frame rate. have. To this end, a rolling shutter type image sensor may be provided therein. Each row of the image sensor is sequentially exposed at regular time intervals for a preset exposure time (integration time). The frame time is the last exposure time in the first column and the last exposure time in the last column, and the sum of the exposure time and the frame time is the capture time. An image captured during such a capture time appears as a white band when the light source is on, and appears as a black band when the light source is turned off. Changes in the on/off state of the light source may be sequentially recorded during the capture time. In this case, the white band and the black band may be set to represent, for example, 1 and 0 as data, respectively. In this way, the camera can receive multiple data within one frame. As the image sensor, for example, a CMOS sensor may be used. In this case, the camera may start photographing at any time while the light source is on or off. In this case, it is necessary to distinguish a start frame and a data frame from the captured image. In addition, although the frame rate for capturing the on/off image of the light source of the camera is preset in the present embodiment, accurate data reception may be possible even when the actual frame rate is changed.

픽셀 스캐너는 카메라에서 다수의 열(row)마다 촬영된 광원의 온/오프 이미지의 밝기 값에 따른 밝기신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 상술한 바와 같이 광원이 데이터에 따라 온(on) 또는 오프(off)되는 과정에서 화이트 밴드와 블랙 밴드로 나타나는데, 이러한 각 밴드의 밝기 값은 다르게 나타날 수 있다. 이를테면, 광원의 온/오프에 따라 나타나는 색상은 일례로 0~255의 밝기 값으로 표시될 수 있고, 이 경우 화이트 밴드는 255의 밝기 값, 블랙 밴드는 0의 밝기 값을 나타낼 수 있다. 물론 이러한 밝기 값의 범위는 변경이 가능하다.The pixel scanner may generate a brightness signal according to a brightness value of an on/off image of a light source photographed for every plurality of rows in the camera. Specifically, as described above, in a process in which the light source is turned on or off according to data, a white band and a black band appear, and the brightness values of each of these bands may be different. For example, a color that appears according to on/off of the light source may be displayed, for example, as a brightness value of 0 to 255. In this case, a white band may indicate a brightness value of 255, and a black band may indicate a brightness value of 0. Of course, the range of these brightness values can be changed.

그리고 복조기는 OCC 송신부에서 생성된 광원의 온/오프 이미지의 밝기신호로부터 비트 시퀀스를 검출할 수 있으며, 상기 생성된 밝기 시퀀스 및 추가 생성된 반전 시퀀스를 콘볼루션 연산하여 비트 시퀀스를 검출할 수 있다.The demodulator may detect the bit sequence from the brightness signal of the on/off image of the light source generated by the OCC transmitter, and may detect the bit sequence by performing a convolution operation on the generated brightness sequence and the additionally generated inversion sequence.

디코더는 상기 검출된 비트 시퀀스로부터 데이터를 추출할 수 있다. 이는 OCC 송신부에서 전송할 데이터에 따라 광원의 온/오프 이미지에 코딩된 데이터를 복원하는 것이다. 예를 들어, OCC 송신부에서 전송하고자 하는 데이터 1은 광원의 온(on)에 대응시키고 데이터 0은 광원의 오프(off)에 대응시킨 경우, 디코더에서는 광원의 온 이미지에서는 1을 추출하고, 오프 이미지에서는 0을 추출할 수 있다. 이때, 본 실시 예에서는 광원의 온/오프 이미지의 밝기신호에서 밝기 값을 이용하여 출력 데이터 시퀀스(Output data sequence)를 추출할 수 있다. 구체적으로 밝기신호의 기울기, 즉 밝기신호의 상승 및 하강을 조합하여 추출하도록 할 수 있다.The decoder may extract data from the detected bit sequence. This is to restore the data coded in the on/off image of the light source according to the data to be transmitted from the OCC transmitter. For example, if data 1 to be transmitted by the OCC transmitter corresponds to the on of the light source and data 0 corresponds to the off of the light source, the decoder extracts 1 from the on image of the light source and the off image 0 can be extracted. In this case, in the present embodiment, an output data sequence may be extracted by using the brightness value from the brightness signal of the on/off image of the light source. Specifically, the gradient of the brightness signal, that is, the rising and falling of the brightness signal may be combined and extracted.

한편, 도 1을 참조하면, 송신 광원 탐지 시스템은 송신 광원 탐지 장치(100), 사용자 단말(200), 서버(300) 및 네트워크(400)를 포함하여 구성될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 1 , the transmission light source detection system may include the transmission light source detection apparatus 100 , the user terminal 200 , the server 300 , and the network 400 .

본 실시 예에서는, 사용자들이 사용자 단말(200)에서 구현되는 어플리케이션 또는 웹사이트에 접속하여, 송신 광원 탐지 결과를 확인하거나 송신 광원 탐지에 따른 수신 데이터 정보를 확인하는 등의 과정을 수행할 수도 있으며, 실시 예에 따라서는 사용자 단말(200)의 카메라를 광학 카메라 통신(OCC) 수신기로서 사용되도록 할 수도 있다.In this embodiment, users may access an application or website implemented in the user terminal 200 and perform a process such as checking a result of detecting a transmission light source or checking received data information according to detection of a transmission light source, According to an embodiment, the camera of the user terminal 200 may be used as an optical camera communication (OCC) receiver.

이러한 사용자 단말(200)은 송신 광원 탐지 어플리케이션 또는 송신 광원 탐지 웹사이트에 접속한 후 인증 과정을 통하여 서비스를 제공받을 수 있다. 인증 과정은 회원가입 등 사용자 정보를 입력하는 인증, 사용자 단말에 대한 인증 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 송신 광원 탐지 장치(100) 및/또는 서버(300)에서 전송되는 링크에 접속하는 것만으로 인증 과정이 수행될 수도 있다.The user terminal 200 may receive a service through an authentication process after accessing a transmission light source detection application or a transmission light source detection website. The authentication process may include, but is not limited to, authentication for inputting user information such as membership registration, authentication for a user terminal, etc., but is not limited thereto. The authentication process may be performed only by itself.

본 실시 예에서, 사용자 단말(200)은 사용자가 조작하는 데스크 탑 컴퓨터, 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC, 스마트 TV, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱, 미디어 플레이어, 마이크로 서버, GPS(global positioning system) 장치, 전자책 단말기, 디지털방송용 단말기, 네비게이션, 키오스크, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 가전기기 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 사용자 단말(200)은 통신 기능 및 데이터 프로세싱 기능을 구비한 시계, 안경, 헤어 밴드 및 반지 등의 웨어러블 단말기 일 수 있다. 사용자 단말(200)은 상술한 내용에 제한되지 아니하며, 웹 브라우징이 가능한 단말기는 제한 없이 차용될 수 있다.In this embodiment, the user terminal 200 is a desktop computer, a smartphone, a notebook computer, a tablet PC, a smart TV, a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a laptop, a media player, a micro server, a GPS (global) operated by the user positioning system) devices, e-book terminals, digital broadcast terminals, navigation devices, kiosks, MP3 players, digital cameras, home appliances, and other mobile or non-mobile computing devices, but are not limited thereto. Also, the user terminal 200 may be a wearable terminal such as a watch, glasses, a hair band, and a ring having a communication function and a data processing function. The user terminal 200 is not limited to the above, and a terminal capable of web browsing may be borrowed without limitation.

본 실시 예에서 송신 광원 탐지 시스템은 송신 광원 탐지 장치(100) 및/또는 서버(300)에 의해 구현될 수 있는데, 이때 서버(300)는 송신 광원 탐지 장치(100)가 포함되는 송신 광원 탐지 시스템을 운용하기 위한 서버일 수 있다. 또한 서버(300)는 송신 광원 탐지 장치(100)를 동작시키는 데이터를 제공하는 데이터베이스 서버일 수 있다. 그 밖에 서버(300)는 각종 인공 지능 알고리즘을 적용하는데 필요한 빅데이터 서버, 각종 인공 지능 알고리즘의 연산을 수행하는 AI 서버, 광원 탐지 시스템이 구현될 수 있도록 하는 웹 서버 또는 어플리케이션 서버 등을 포함할 수 있으며, 상술하는 서버들을 포함하거나 이러한 서버들과 네트워킹 할 수 있다.In this embodiment, the transmission light source detection system may be implemented by the transmission light source detection apparatus 100 and/or the server 300 , wherein the server 300 is a transmission light source detection system including the transmission light source detection device 100 . It may be a server for operating In addition, the server 300 may be a database server that provides data for operating the transmission light source detection apparatus 100 . In addition, the server 300 may include a big data server required to apply various artificial intelligence algorithms, an AI server that performs calculations of various artificial intelligence algorithms, and a web server or application server that enables a light source detection system to be implemented. and may include the above-mentioned servers or network with these servers.

이때, 서버(300)가 AI 서버인 경우, 송신 광원 탐지 시스템 환경을 구성하는 구성들과 네트워크(400)를 통하여 연결되고, 연결된 구성들의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다. 이때, 서버(300)는 송신 광원 탐지 시스템의 구성들을 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 구성들에 전송할 수 있다. 이때, 서버(300)는 구성들로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 구성들로 전송할 수 있다. 또는, 구성들은 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.In this case, when the server 300 is an AI server, it is connected to the components constituting the transmission light source detection system environment through the network 400 , and may help at least a part of AI processing of the connected components. In this case, the server 300 may train the artificial neural network according to a machine learning algorithm instead of the components of the transmission light source detection system, and may directly store the learning model or transmit it to the components. At this time, the server 300 receives input data from the components, infers a result value with respect to the received input data using a learning model, generates a response or control command based on the inferred result value, and transmits it to the components. can Alternatively, the configurations may infer a result value with respect to the input data using the direct learning model, and generate a response or control command based on the inferred result value.

여기서 인공 지능(artificial intelligence, AI)은, 인간의 지능으로 할 수 있는 사고, 학습, 자기계발 등을 컴퓨터가 할 수 있도록 하는 방법을 연구하는 컴퓨터 공학 및 정보기술의 한 분야로, 컴퓨터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있도록 하는 것을 의미할 수 있다.Here, artificial intelligence (AI) is a field of computer science and information technology that studies how computers can do the thinking, learning, and self-development that can be done with human intelligence. It could mean making it possible to imitate intelligent behavior.

또한, 인공 지능은 그 자체로 존재하는 것이 아니라, 컴퓨터 과학의 다른 분야와 직간접적으로 많은 관련을 맺고 있다. 특히 현대에는 정보기술의 여러 분야에서 인공 지능적 요소를 도입하여, 그 분야의 문제 풀이에 활용하려는 시도가 매우 활발하게 이루어지고 있다.Also, artificial intelligence does not exist by itself, but has many direct and indirect connections with other fields of computer science. In particular, in modern times, attempts are being made to introduce artificial intelligence elements in various fields of information technology and use them to solve problems in that field.

머신 러닝(machine learning)은 인공 지능의 한 분야로, 컴퓨터에 명시적인 프로그램 없이 배울 수 있는 능력을 부여하는 연구 분야를 포함할 수 있다. 구체적으로 머신 러닝은, 경험적 데이터를 기반으로 학습을 하고 예측을 수행하고 스스로의 성능을 향상시키는 시스템과 이를 위한 알고리즘을 연구하고 구축하는 기술이라 할 수 있다. 머신 러닝의 알고리즘들은 엄격하게 정해진 정적인 프로그램 명령들을 수행하는 것이라기보다, 입력 데이터를 기반으로 예측이나 결정을 이끌어내기 위해 특정한 모델을 구축하는 방식을 취할 수 있다. Machine learning is a branch of artificial intelligence, which can include fields of study that give computers the ability to learn without explicit programming. Specifically, machine learning can be said to be a technology to study and build a system and algorithms for learning based on empirical data, making predictions, and improving its own performance. Algorithms in machine learning can take the approach of building specific models to make predictions or decisions based on input data, rather than executing rigidly set static program instructions.

네트워크(400)는 송신 광원 탐지 시스템에서 송신 광원 탐지 장치(100), 서버(300) 및 사용자 단말(200)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 네트워크(400)는 예컨대 LANs(local area networks), WANs(Wide area networks), MANs(metropolitan area networks), ISDNs(integrated service digital networks) 등의 유선 네트워크나, 무선 LANs, CDMA, 블루투스, 위성 통신 등의 무선 네트워크를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 네트워크(400)는 근거리 통신 및/또는 원거리 통신을 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 여기서 근거리 통신은 블루투스(bluetooth), RFID(radio frequency identification), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), UWB(ultra-wideband), ZigBee, Wi-Fi(Wireless fidelity) 기술을 포함할 수 있고, 원거리 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술을 포함할 수 있다.The network 400 may serve to connect the transmission light source detection apparatus 100 , the server 300 , and the user terminal 200 in the transmission light source detection system. The network 400 is, for example, wired networks such as local area networks (LANs), wide area networks (WANs), metropolitan area networks (MANs), and integrated service digital networks (ISDNs), wireless LANs, CDMA, Bluetooth, and satellite communication. It may cover a wireless network such as, but the scope of the present invention is not limited thereto. Also, the network 400 may transmit/receive information using short-distance communication and/or long-distance communication. Here, the short-distance communication may include Bluetooth, radio frequency identification (RFID), infrared data association (IrDA), ultra-wideband (UWB), ZigBee, and wireless fidelity (Wi-Fi) technologies. Communication may include code division multiple access (CDMA), frequency division multiple access (FDMA), time division multiple access (TDMA), orthogonal frequency division multiple access (OFDMA), single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) technology. can

네트워크(400)는 허브, 브리지, 라우터, 스위치 및 게이트웨이와 같은 네트워크 요소들의 연결을 포함할 수 있다. 네트워크(400)는 인터넷과 같은 공용 네트워크 및 안전한 기업 사설 네트워크와 같은 사설 네트워크를 비롯한 하나 이상의 연결된 네트워크들, 예컨대 다중 네트워크 환경을 포함할 수 있다. 네트워크(400)에의 액세스는 하나 이상의 유선 또는 무선 액세스 네트워크들을 통해 제공될 수 있다. 더 나아가 네트워크(400)는 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망 및/또는 5G 통신을 지원할 수 있다.Network 400 may include connections of network elements such as hubs, bridges, routers, switches, and gateways. Network 400 may include one or more connected networks, eg, multiple network environments, including public networks such as the Internet and private networks such as secure enterprise private networks. Access to network 400 may be provided via one or more wired or wireless access networks. Furthermore, the network 400 may support an Internet of Things (IoT) network and/or 5G communication that exchanges and processes information between distributed components such as things.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 광원 탐지 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for detecting a transmission light source according to an embodiment of the present disclosure.

도 3에 도시된 바와 같이, 송신 광원 탐지 장치(100)는 카메라(110), 프로세서(120), 메모리(130) 및 사용자 인터페이스(140)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the apparatus 100 for detecting a transmission light source may include a camera 110 , a processor 120 , a memory 130 , and a user interface 140 .

카메라(110)는 차량에 구비되는 카메라 및/또는 이미지 센서를 의미할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 본 실시 예에서 차량에서의 OCC를 실시 예로 하기 때문에 카메라(110)가 차량에 구비되는 것이며, 다른 기기에서의 OCC를 실시 예로 하는 경우, 카메라(110)는 해당 기기에 구비될 수 있다. 이는 이하의 설명에서도 동일하게 적용될 수 있다.The camera 110 may refer to a camera and/or an image sensor provided in a vehicle. However, as described above, since OCC in a vehicle is used as an embodiment in this embodiment, the camera 110 is provided in the vehicle, and when OCC in other devices is an embodiment, the camera 110 is connected to the device. can be provided. This can be equally applied to the following description.

이미지 센서는 카메라 내에 구비되거나 별도로 구성될 수도 있다. 이때 차량에는 복수의 카메라가 구비될 수 있으나, 광학 카메라 통신(OCC) 기반 데이터를 수신하는 것은 단일 카메라로 수행될 수 있다. 또한 차량에 복수의 카메라가 구비되는 경우, 단일 카메라는 한 카메라로 고정되지 않고 설정에 따라 변경될 수 있다. 그리고 카메라(110)의 설치 위치는 한정되지 않고 차량의 전방 측(실시 예에 따라서 전방을 포함하여 차량 주변을 모두 촬영 가능할 수도 있음)을 촬영하기 용이한 위치에 설치될 수 있으며, 실시 예에 따라서는 사용자 단말(200)의 카메라가 단일 카메라로서 구현될 수도 있다. The image sensor may be provided in the camera or may be configured separately. At this time, the vehicle may be equipped with a plurality of cameras, but receiving optical camera communication (OCC) based data may be performed with a single camera. In addition, when the vehicle is provided with a plurality of cameras, the single camera is not fixed to one camera and may be changed according to settings. In addition, the installation position of the camera 110 is not limited and may be installed in a position where it is easy to photograph the front side of the vehicle (depending on the embodiment, it may be possible to photograph all the surroundings of the vehicle, including the front, depending on the embodiment). The camera of the user terminal 200 may be implemented as a single camera.

즉 본 실시 예에서는, 카메라(110)를 이용하여 광학 카메라 통신(OCC)을 위한 송신 광원뿐만 아니라 차량 주변의 모든 광원들에 대한 이미지를 획득 및 수집할 수 있다. That is, in the present embodiment, images of all light sources around the vehicle as well as the transmission light source for optical camera communication (OCC) may be acquired and collected using the camera 110 .

한편 본 실시 예의 카메라(110)는 정보수신부(미도시) 및 이미지획득부(미도시)를 포함할 수 있으며, 정보수신부는 광원으로부터 광학 카메라 통신(OCC) 기반 데이터를 수신할 수 있고, 이미지획득부는 차량의 전방 측을 포함하는 카메라(110)의 FOV(Field Of View) 내의 이미지를 획득할 수 있다. FOV는 카메라(110)가 이미지를 획득할 수 있는 범위이며, 신호를 인식할 수 있는 범위일 수 있다. Meanwhile, the camera 110 of this embodiment may include an information receiving unit (not shown) and an image acquisition unit (not shown), and the information receiving unit may receive optical camera communication (OCC) based data from a light source, and image acquisition The unit may acquire an image within a field of view (FOV) of the camera 110 including the front side of the vehicle. The FOV is a range in which the camera 110 can acquire an image, and may be a range in which a signal can be recognized.

메모리(130)는 송신 광원 탐지 장치(100)의 프로세스에 필요한 각종 정보들을 저장하고, 송신 광원 탐지 장치(100)의 프로세싱을 위한 제어 소프트웨어를 저장할 수 있는 것으로, 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다. The memory 130 may store various types of information necessary for the process of the transmission light source detection apparatus 100 , and may store control software for processing of the transmission light source detection apparatus 100 , and may include a volatile or non-volatile recording medium. can

메모리(130)는 하나 이상의 프로세서(120)와 연결되는 것으로, 프로세서(120)에 의해 실행될 때, 프로세서(120)로 하여금 송신 광원 탐지 장치(100)를 제어하도록 야기하는(cause) 코드들을 저장할 수 있다.The memory 130 is connected to one or more processors 120 , and when executed by the processor 120 , may store codes causing the processor 120 to control the transmission light source detection apparatus 100 . have.

여기서, 메모리(130)는 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 메모리(130)는 내장 메모리 및/또는 외장 메모리를 포함할 수 있으며, DRAM, SRAM, 또는 SDRAM 등과 같은 휘발성 메모리, OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, NAND 플래시 메모리, 또는 NOR 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, SSD. CF(compact flash) 카드, SD 카드, Micro-SD 카드, Mini-SD 카드, Xd 카드, 또는 메모리 스틱(memory stick) 등과 같은 플래시 드라이브, 또는 HDD와 같은 저장 장치를 포함할 수 있다.Here, the memory 130 may include magnetic storage media or flash storage media, but the scope of the present invention is not limited thereto. The memory 130 may include internal memory and/or external memory, and may include volatile memory such as DRAM, SRAM, or SDRAM, one time programmable ROM (OTPROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, Non-volatile memory, such as NAND flash memory, or NOR flash memory, SSD. It may include a flash drive such as a compact flash (CF) card, an SD card, a Micro-SD card, a Mini-SD card, an Xd card, or a memory stick, or a storage device such as an HDD.

사용자 인터페이스(140)는 송신 광원 탐지를 위한 사용자 요청 및 명령들이 입력되는 입력 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 카메라 통신(OCC) 기반 송신 광원으로부터 데이터를 수신하고 수신한 데이터에 대한 정보를 후방 또는 주변 차량에 제공하는 등의 요청 및 명령들이 입력될 수 있다.The user interface 140 may include an input interface into which a user request and commands for detecting a transmission light source are input. For example, requests and commands such as receiving data from an optical camera communication (OCC)-based transmission light source and providing information on the received data to a rear or surrounding vehicle may be input.

또한 사용자 인터페이스(140)는 송신 광원 탐지 장치(100)에서 OCC 송신 광원 탐지 결과, 해당 광원에서 수신한 데이터에 대한 정보나 알림(또는 경고) 메시지 등을 출력하는 출력 인터페이스를 포함할 수 있다.In addition, the user interface 140 may include an output interface for outputting the OCC transmission light source detection result by the transmission light source detection apparatus 100 , information on data received from the corresponding light source, or a notification (or warning) message.

이러한 사용자 인터페이스(140)의 입력 인터페이스와 출력 인터페이스는 동일한 인터페이스에서 구현될 수 있으며, 예를 들어, 차량 내의 AVN 시스템 등의 디스플레이 장치나, 사용자 단말(200)에서 구동되는 어플리케이션 및/또는 웹사이트를 통해 사용자 인터페이스가 구현될 수 있다.The input interface and the output interface of the user interface 140 may be implemented in the same interface, for example, a display device such as an AVN system in a vehicle, or an application and/or a website driven in the user terminal 200 . A user interface may be implemented through

프로세서(120)는 송신 광원 탐지 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(120)는 메모리(130)를 포함하는 송신 광원 탐지 장치(100)의 구성과 연결되며, 메모리(130)에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행하여 송신 광원 탐지 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. The processor 120 may control the overall operation of the transmission light source detection apparatus 100 . Specifically, the processor 120 is connected to the configuration of the transmission light source detection apparatus 100 including the memory 130 , and executes at least one command stored in the memory 130 to operate the transmission light source detection apparatus 100 . can be controlled in general.

프로세서(120)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 임베디드 프로세서, 마이크로 프로세서, 하드웨어 컨트롤 로직, 하드웨어 유한 상태 기계(Hardware Finite State Machine, FSM), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. The processor 120 may be implemented in various ways. For example, the processor 120 may include an application specific integrated circuit (ASIC), an embedded processor, a microprocessor, hardware control logic, a hardware finite state machine (FSM), or a digital signal processor (Digital Signal). Processor, DSP) may be implemented as at least one of.

프로세서(120)는 일종의 중앙처리장치로서 메모리(130)에 탑재된 제어 소프트웨어를 구동하여 송신 광원 탐지 장치(100) 전체의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(120)는 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령어로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The processor 120 is a kind of central processing unit, and may control the entire operation of the transmission light source detection apparatus 100 by driving control software mounted on the memory 130 . The processor 120 may include any type of device capable of processing data. Here, the 'processor' may refer to a data processing device embedded in hardware having a physically structured circuit to perform a function expressed by, for example, a code or an instruction included in a program. As an example of the data processing apparatus embedded in the hardware as described above, a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, an application-specific integrated (ASIC) circuit) and a processing device such as a field programmable gate array (FPGA), but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 광원 탐지 장치를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining in more detail an apparatus for detecting a transmission light source according to an embodiment of the present disclosure.

도 4를 참조하여, 송신 광원 탐지 장치(100)에서 획득된 이미지 내의 모든 광원들 중 광학 카메라 통신(OCC) 기반 데이터 송신 광원을 탐지하고, 탐지된 송신 광원으로부터 데이터를 수신하는 시스템 구조에 대해 살펴보도록 한다.Referring to FIG. 4 , a system structure for detecting an optical camera communication (OCC)-based data transmission light source among all light sources in an image acquired by the transmission light source detection apparatus 100 and receiving data from the detected transmission light source will be described. let's see

프로세서(120)는 차량에 구비된 카메라(110)를 이용하여 차량 주변의 적어도 하나 이상의 광원 이미지를 획득할 수 있다. 즉 카메라(110)는 광학 카메라 통신(OCC)의 데이터를 수신할 수 있는 수신기로서, 광학 카메라 통신(OCC) 데이터를 송신하는 광원(예컨대, LED 영역)을 포함하는 이미지를 획득할 수 있으며, 상기 획득한 이미지 내에는 그 외 OCC 데이터를 송신하지 않는 일반 광원들에 대해서도 포함되어 있을 수 있다. The processor 120 may acquire at least one light source image around the vehicle using the camera 110 provided in the vehicle. That is, the camera 110 is a receiver capable of receiving data of optical camera communication (OCC), and may acquire an image including a light source (eg, an LED area) for transmitting optical camera communication (OCC) data, In the acquired image, other general light sources that do not transmit OCC data may be included.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는, 카메라(110)를 통해 신호등의 광원(일반 광원) 영역과, 차량의 후미등의 광원(송신 광원) 영역을 포함하는 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 본 실시 예는, 차량의 후미등으로부터의 전송되는 데이터를 수신하기 위해 상기 이미지 내에서 상기 차량의 후미등의 광원 영역을 정확하게 탐지하고자 하는 것이다. 상황에 따라서는, 신호등의 광원에 대한 이미지에서도 데이터가 읽어질 수 있기 때문에, 획득된 이미지 내에서 신호등의 광원 영역과 차량의 후미등의 광원 영역을 제대로 분류하고 감지할 수 있어야 하는 것이다. As shown in FIG. 4 , in this embodiment, an image including a light source (general light source) area of a traffic light and a light source (transmission light source) area of a tail light of a vehicle may be acquired through the camera 110 . That is, the present embodiment is to accurately detect the light source region of the tail light of the vehicle in the image in order to receive data transmitted from the tail light of the vehicle. Depending on the situation, since data can also be read from the image of the light source of the traffic light, it is necessary to properly classify and detect the light source area of the traffic light and the light source area of the vehicle's tail light in the acquired image.

즉 본 실시 예는 획득되는 이미지 내에서 모든 광원들 중 광학 카메라 통신(OCC) 데이터를 송신하는 송신 광원의 이미지를 정확하게 획득할 수 있도록 하는 것이다. That is, the present embodiment is to accurately acquire an image of a transmission light source that transmits optical camera communication (OCC) data among all light sources in an acquired image.

이때 프로세서(120)는 카메라(110)를 이용하여 적어도 하나 이상의 광원을 포함한 이미지를 획득할 수 있다. 그리고 프로세서(120)는 획득한 이미지를 광원을 식별하도록 학습된 이미지 분류 알고리즘에 적용하여 이미지 내의 광원 영역에 대하여 특징(Feature)을 추출할 수 있다.In this case, the processor 120 may acquire an image including at least one light source by using the camera 110 . In addition, the processor 120 may extract a feature from the light source region in the image by applying the acquired image to the image classification algorithm learned to identify the light source.

여기서, 학습된 이미지 분류 알고리즘은, 예를 들어, CNN(Convolutional Neural Networks)이 적용될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라서 다른 이미지 분류 알고리즘이 적용될 수 있으며, CNN의 구체적인 구조는 광학 카메라 통신(OCC) 데이터를 송신하는 광원의 이미지를 정확하게 추론할 수 있는 다양한 구조로 구성될 수 있다. Here, the learned image classification algorithm, for example, CNN (Convolutional Neural Networks) may be applied. However, the present invention is not limited thereto, and other image classification algorithms may be applied depending on the embodiment, and the specific structure of the CNN may consist of various structures that can accurately infer the image of the light source that transmits optical camera communication (OCC) data. have.

이와 같은, 이미지 분류 알고리즘은, 획득된 이미지에서 일반 광원 및 송신 광원을 포함하는 광원들에 대해 식별하는 것으로, 본 실시 예에서, 이미지 내의 광원 영역에 대해서만 특징을 추출하고 광원 이외의 영역은 특징을 추출하지 않기 때문에, 연산 간소화 이후 처리 간소화에 대한 이점이 있다. As such, the image classification algorithm identifies light sources including a general light source and a transmission light source in an acquired image, and in this embodiment, features are extracted only from the light source area in the image, and features other than the light source are extracted. Since there is no extraction, there is an advantage in processing simplification after computation simplification.

그리고 프로세서(120)는 추출된 특징을, 데이터 송신 광원을 식별하도록 학습된 이진 분류 알고리즘에 적용하여 획득한 이미지 내의 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단할 수 있다.In addition, the processor 120 may determine whether each light source in an image obtained by applying the extracted feature to a binary classification algorithm learned to identify a data transmission light source is an OCC-based data transmission light source.

이때, 이진 분류 알고리즘은, 예컨대, 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine, SVM)이 적용될 수 있다. 그리고 이진 분류 알고리즘은, OCC 기반 데이터 송신 광원의 이미지 및 데이터를 송신하지 않는 일반 광원의 이미지를 포함하는 이미지 세트를 수집하는 단계와, 수집한 이미지 세트 내의 이미지들에 형태학적(morphological) 이미지 처리를 수행하는 단계와, 형태학적 이미지 처리된 이미지 세트 내의 광원의 이미지들의 특징(Feature)들을 트레이닝 세트 및 테스트 세트로 추출하는 단계와, 트레이닝 세트를 이용하여 초기 이진 분류 알고리즘을 훈련시키는 단계를 포함하는 훈련 페이즈(phase)에 의해 훈련될 수 있다. In this case, the binary classification algorithm, for example, a support vector machine (SVM) may be applied. And the binary classification algorithm collects an image set including an image of a light source that transmits OCC-based data and an image of a general light source that does not transmit data, and performs morphological image processing on images in the collected image set. Training comprising the steps of performing, extracting features of images of the light source in the morphological image-processed image set into a training set and a test set, and training an initial binary classification algorithm using the training set It can be trained by phase.

그리고 본 실시 예에서는, 이미지 세트 내의 OCC 기반 데이터 송신 광원의 이미지 및 데이터를 송신하지 않는 일반 광원의 이미지는 각각 송신 광원 및 일반 광원으로 레이블링 되어 있으며, 트레이닝 세트 및 테스트 세트 내의 이미지들의 특징들도 각각 송신 광원 및 일반 광원으로 레이블링 되어 있을 수 있다.And in this embodiment, the image of the OCC-based data transmission light source in the image set and the image of the general light source that does not transmit data are labeled as the transmission light source and the general light source, respectively, and the characteristics of the images in the training set and the test set are also respectively It may be labeled as a transmit light source and a normal light source.

한편, 본 실시 예에서는, 이진 분류 알고리즘의 훈련 페이즈의 형태학적(morphological) 이미지 처리를 수행하는 단계에서, 수집한 이미지 세트 내의 이미지에 형태학적 기울기 연산 및 이미지 필터링 과정을 적용하여 전처리 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서는, 이미지 닫힘, 윤곽 근사화 등의 형태학적 이미지 처리가 수행될 수 있다.Meanwhile, in this embodiment, in the step of performing morphological image processing of the training phase of the binary classification algorithm, a morphological gradient operation and image filtering process are applied to images in the collected image set to generate a preprocessed image. can For example, in the present embodiment, morphological image processing such as image closing and contour approximation may be performed.

보다 구체적으로, 형태학적 이미지 처리는, 모폴로지 기법이라고도 표현할 수 있으며, 미리 기하학적 형태를 알고 있는 대상 물체의 정보를 반영하여 영상 내 원하는 부분만 추출하는데 이용함으로써, 영상의 형태(shape)를 분석하고 처리하는 기법과, 영상의 경계, 골격, 블록 등의 형태를 표현하는데 필요한 요소를 추출하는데 이용하여, 영상 내의 물체 구조를 연구하고자 하는 기법과, 홀 채우기, 잡음 제거 등 영상의 이진화 과정에서 발생하는 불명확한 물체 영역을 명확하게 나타내, 영상 내 물체의 구조를 명확하게 하고자 하는 기법으로 구분할 수 있다. 예컨대, 본 실시 예에서는, 영상 내 물체의 구조를 명확하게 하고자 하기 위해서 형태학적 이미지 처리를 수행할 수 있다.More specifically, morphological image processing can also be expressed as a morphology technique, and it analyzes and processes the shape of an image by reflecting information on a target object whose geometric shape is known in advance and using it to extract only a desired part of the image. technique to study the structure of an object in an image by using it to extract elements necessary to express the shape of the image boundary, skeleton, block, etc. It can be classified as a technique to clearly indicate the area of an object and to clarify the structure of the object in the image. For example, in this embodiment, morphological image processing may be performed in order to clarify the structure of an object in an image.

이러한 형태학적 이미지 처리(모폴로지 기법)를 구성하는 가장 기본적인 연산은 침식(Erosion) 연산, 팽창(Dilation) 연산과, 상기 기본 연산을 복합적으로 사용한 열림(Opening, 제거) 연산과 닫힘(Closing, 채움) 연산이 있다.The most basic operations constituting this morphological image processing (morphology technique) are an erosion operation, a dilation operation, and an opening (removal) operation and closing (closing) operation using the basic operations in combination. There is an arithmetic.

침식 연산은, 침식 마스크의 1인 성분과 마스크 범위의 입력 영상 화소값을 비교하며, 이때 침식 마스크에서 1 값을 가지는 위치는 입력 영상에서도 모두 1이어야 결과 영상의 화소값도 1일 수 있다. 또한 침식 연산은 교환 법칙 성립하며, 형태소의 크기에 따라 침식되는 정도가 결정될 수 있고, 예컨대, 형태소의 크기가 크면 침식되는 정도가 클 수 있다. 그리고 같은 형태소를 반복 적용하면 객체를 완전히 제거할 수 있어, 객체의 돌출부를 제거하는데 유용할 수 있다. 또한 침식 연산은 배경 잡음을 제거하는데 유용하나, 객체 내 잡음의 경우는 내부 잡음을 확대시키는 단점이 있어, 물체의 크기는 줄고 배경은 확대되는 효과가 있다.The erosion operation compares the 1 component of the erosion mask with the pixel value of the input image in the mask range. In this case, all positions having a value of 1 in the erosion mask must be 1 in the input image so that the pixel value of the resulting image can also be 1. In addition, the erosion operation holds a commutative law, and the degree of erosion may be determined according to the size of the morpheme. For example, if the size of the morpheme is large, the degree of erosion may be large. And if the same morpheme is repeatedly applied, the object can be completely removed, which can be useful for removing the protrusion of the object. In addition, the erosion operation is useful for removing background noise, but in the case of noise within an object, there is a disadvantage of expanding the internal noise, so that the size of the object is reduced and the background is enlarged.

팽창 연산은, 팽창 마스크와 마스크 범위의 입력 영상 화소를 비교 시, 팽창 마스크에서 1인 성분을 가지는 위치에 입력 영상 화소가 한 곳이라도 1 값을 가진다면 결과 영상은 1일 수 있다. 팽창 연산은, 배경에 있는 잡음이 확대되는 단점이 있고 객체 내부의 잡음은 제거(메워짐)되는 장점이 있어, 객체의 크기가 커지고 배경이 줄어드는 효과가 있다. 또한 팽창 연산은 교환 법칙 및 결합 법칙이 성립된다.In the expansion operation, when comparing the expansion mask and the input image pixel in the mask range, if even one input image pixel has a value of 1 at a position having a component of 1 in the expansion mask, the result image may be 1. The dilation operation has the advantage that the noise in the background is enlarged and the noise inside the object is removed (filled in), so the size of the object increases and the background decreases. In addition, the dilation operation is commutative and associative.

열림 연산은 제거 연산이라고도 하며, 침식 연산 후 팽창 연산을 사용하는 알고리즘을 의미할 수 있다. 열림 연산은, 돌출 부분을 제거하고 좁은 연결을 끊어, 영상의 외곽선을 부드럽게 할 수 있으며, 연산을 반복 적용하면 더 부드러워질 수 있다. 또한 열림 연산은 물체의 형상과 크기는 보존할 수 있다. 그리고 열림 연산은, [A, B 열림연산]의 결과는 A의 부분집합이며, A가 C의 부분집합이면, [A, B 열림연산]은 [C, B 열림연산]의 부분집합으로, 열림 연산에 대한 반복 적용의 효과가 없다는 성질을 가지고 있다.The open operation is also called a removal operation, and may refer to an algorithm using an erosion operation followed by an expansion operation. The open operation can soften the outline of the image by removing the protruding part and breaking the narrow connection, and it can be smoother if the operation is repeatedly applied. Also, the open operation can preserve the shape and size of the object. And in the open operation, the result of [A, B open operation] is a subset of A, and if A is a subset of C, [A, B open operation] is a subset of [C, B open operation], open It has the property that there is no effect of repeated application on the operation.

닫힘 연산은 채움 연산이라고도 하며, 팽창연산 후 침식연산을 사용하는 알고리즘을 의미할 수 있다. 닫힘 연산은, 오목하게 들어간 부분이나 작은 구멍을 채우는 것으로, 영상의 외곽선 부분을 부드럽게 할 수 있고, 객체의 형태와 크기는 보존할 수 있다. 또한 닫힘 연산은 A는 [A, B 닫힘연산] 결과의 부분집합이고, A가 C의 부분집합이면, [A, B 닫힘연산]은 [C, B 닫힘연산]의 부분집합으로, 닫힘 연산에 대한 반복 적용의 효과가 없다는 성질을 가지고 있다.The closing operation is also called a filling operation, and may refer to an algorithm that uses an erosion operation after an expansion operation. The closing operation fills concave recesses or small holes, so that the outline part of the image can be smoothed and the shape and size of the object can be preserved. Also, for closing operation, A is a subset of the result of [A, B closing operation], and if A is a subset of C, [A, B closing operation] is a subset of [C, B closing operation]. It has the property that there is no effect of repeated application.

그리고 형태학적 이미지 처리에는, 형태학적 기울기(morphological gradient) 방법도 있으며, 형태학적 기울기는 팽창과 침식을 이용한 경계 검출에 관한 것으로, 내부 경계 + 외부 경계를 말한다. 형태학적 기울기는 팽창 연산과 침식 연산을 수행한 결과의 차이를 연산하여 구할 수 있다.And in morphological image processing, there is also a morphological gradient method, which is about boundary detection using dilation and erosion, which means inner boundary + outer boundary. The morphological gradient can be obtained by calculating the difference between the results of the dilation operation and the erosion operation.

상기와 같은 형태학적 이미지 처리는, 이진 영상에서 적용될 수 있는데, 이진 영상에서 특정 패턴을 찾으려고 이진 영상의 밝기 값에 형태소라는 행렬과 논리적인 연산을 수행하여 출력 화소값을 결정하는 것이다. 여기서 형태소(Structuring Elements, SE, 구조요소)란, 저주파 통과 필터, 고주파 통과 필터에서 사용한 마스크 개념과 유사한 것으로, 이진 영상으로 표현 가능한 임의의 크기와 구조를 가지며 어떤 모양을 표현하는 것을 의미할 수 있다.The morphological image processing as described above can be applied to a binary image, and an output pixel value is determined by performing a logical operation with a matrix called a morpheme on the brightness value of the binary image to find a specific pattern in the binary image. Here, morphemes (Structuring Elements, SE, structural elements) are similar to the mask concepts used in low-pass filters and high-pass filters, and may mean expressing any shape with arbitrary size and structure that can be expressed as a binary image. .

또한 형태학적 이미지 처리는, 명암도 영상에서 적용될 수 있는데, 물체의 밝기와 배경의 밝기 간에 격차가 클 때는 명암도 영상의 침식과 팽창 연산이 효과적으로 적용될 수 있다. 형태소와의 연산 결과(픽셀 단위 덧셈)로 얻은 값들 중에 최대값과 최소값을 선택하여 밝기를 조절할 수 있으며, Impulsive Noise 제거에도 사용될 수 있다.In addition, morphological image processing can be applied to a contrast image, and when the difference between the brightness of an object and the brightness of the background is large, the erosion and dilation calculations of the contrast image can be effectively applied. The brightness can be adjusted by selecting the maximum and minimum values among the values obtained as a result of operation with morphemes (pixel-unit addition), and it can also be used to remove impulse noise.

예컨대, 명암도 영상에서의 침식 연산은, 형태소와의 연산 결과(픽셀 단위 덧셈)로 얻은 값들 중에 최소값을 선택할 수 있으며, 밝은 객체를 더 어둡게 보이도록 하여 축소하는 효과가 있고, 밝기가 균일하지 않은 영역에서 효과적으로 처리될 수 있다.For example, in the erosion operation in the contrast image, the minimum value can be selected among the values obtained as the result of the operation with the morpheme (pixel-unit addition), and the effect of reducing the brightness by making the bright object appear darker, and the area with the non-uniform brightness can be effectively dealt with in

또한 명암도 영상에서의 팽창 연산은, 형태소와의 연산 결과(픽셀 단위 덧셈)로 얻은 값들 중에 최대값을 선택할 수 있으며, 객체를 더 밝게 하여 객체를 더 크게 보이게 하는 효과가 있고, 밝기가 균일하지 않은 영역에서 효과적으로 처리될 수 있다.In addition, the dilation operation in the contrast image can select the maximum value among the values obtained as a result of operation with morphemes (pixel unit addition), and has the effect of making the object appear larger by making the object brighter, and the brightness is not uniform. area can be effectively treated.

그리고 명암도 영상에서의 열림 연산은, 모든 밝은 특징들의 밝기가 감소되어, 영상의 어두운 특징과 배경은 상대적으로 영향을 받지 않으며, 명암도 영상에서의 닫힘 연산은, 어두운 특징 감소되어 밝아지고, 영상의 밝은 디테일과 배경은 상대적으로 영향을 받지 않는다.And the open operation in the contrast image reduces the brightness of all bright features, so the dark features and background of the image are relatively unaffected. Details and background are relatively unaffected.

또한 형태학적 스무딩 연산은, 열림 연산 후 닫힘 연산 수행되는 것을 의미할 수 있으며, 형태학적 스무딩 연산을 통해 영상 스무딩과 노이즈 제거용 형태학 필터로 사용할 수 있다.In addition, the morphological smoothing operation may mean that the closing operation is performed after the opening operation, and may be used as a morphological filter for image smoothing and noise removal through the morphological smoothing operation.

한편, 본 실시 예에서는, 프로세서(120)가 이미지 내에서 광원이 있는 영역을 식별하고, 식별된 광원 영역에 대하여 특징을 추출할 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서는, RoI 알고리즘(Region of interest Algorithm)을 이용하여 광원이 있는 영역을 식별할 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the processor 120 may identify a region in the image with a light source, and extract features from the identified region of the light source. For example, in the present embodiment, a region in which a light source is located may be identified using a region of interest algorithm (RoI).

이때, 특징은 광원 영역에서 탐지되는 스트라이프의 수 및 광원 영역 내에서 스트라이프들 간의 간격의 변화를 포함할 수 있다. 그리고 이진 분류 알고리즘은 스트라이프의 수 및 광원 영역 내에서 스트라이프들 간의 간격의 변화에 기초하여, 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. In this case, the characteristic may include a change in the number of stripes detected in the light source area and an interval between the stripes in the light source area. And the binary classification algorithm may be configured to determine whether the light source is an OCC-based data transmission light source for each light source, based on the number of stripes and a change in the spacing between the stripes in the light source area.

예를 들어, 이미지 내에서는 일반 광원인 신호등의 광원이 있는 영역과, OCC 신호를 송신하는 송신 광원인 차량 후미등의 광원이 있는 영역이 식별될 수 있다. 식별되는 광원 영역의 특징을 추출했을 때, 예컨대 롤링 셔터 형식의 카메라로 획득된 광원 영역의 스트라이프의 수가 너무 적거나, 광원 영역의 스트라이프들 간의 간격이 너무 일정하거나 규칙적인 경우, 해당 광원 영역에서는 신호가 송신되고 있는 것이 아니라고 판단하여 일반 광원 영역에 대한 특징을 추출할 수 있으며, 이때 추출되는 특징을 일반 광원의 특징으로 레이블링 할 수 있다. 즉, OCC 신호를 송신하는 송신 광원의 경우, 신호를 송신하고 있기 때문에 데이터를 표현하기 위해서는 광원 영역의 스트라이프의 수가 기준치 이하로 너무 적을 수 없으며, 광원 영역의 스트라이프들 간의 간격도 일정 수준 이상으로 일정하거나 규칙적일 수 없다. 이를 구분하기 위한 기준치나 일정 수준은 기 설정될 수 있으나, 학습을 수행하는 과정에서 업데이트될 수도 있다. For example, in the image, an area with a light source of a traffic light, which is a general light source, and an area with a light source of a vehicle tail light, which is a transmission light source for transmitting an OCC signal, may be identified. When the characteristics of the identified light source area are extracted, for example, when the number of stripes of the light source area obtained with a rolling shutter type camera is too small, or the interval between the stripes of the light source area is too constant or regular, the signal in the light source area is It is determined that is not being transmitted, it is possible to extract a feature for the general light source region, and the extracted feature can be labeled as a feature of the general light source. That is, in the case of a transmission light source that transmits an OCC signal, since the signal is being transmitted, the number of stripes in the light source area cannot be too small below the reference value in order to express data, and the distance between the stripes in the light source area is also constant above a certain level. or cannot be regular. A reference value or a certain level for classifying them may be preset, but may also be updated in the course of performing learning.

한편, 본 실시 예에서는, 이진 분류 알고리즘의 훈련 페이즈는, 트레이닝 세트를 이용하여 초기 이진 분류 알고리즘을 훈련시키는 단계 이후에, 테스트 세트를 이용하여 훈련된 이진 분류 알고리즘의 정확도를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그리고 이진 분류 알고리즘의 훈련 페이즈는 정확도가 임계치를 초과하는 경우 훈련을 종료하고, 정확도가 임계치 이하인 경우 형태학적 이미지 처리를 수행하는 단계의 전처리 방식을 변경하여 이미지 처리를 수행하는 단계, 추출하는 단계 및 훈련시키는 단계를 재수행하도록 구성될 수 있다. On the other hand, in the present embodiment, the training phase of the binary classification algorithm further includes, after the step of training the initial binary classification algorithm using the training set, confirming the accuracy of the trained binary classification algorithm using the test set. can do. And the training phase of the binary classification algorithm ends the training when the accuracy exceeds the threshold, and performs image processing by changing the preprocessing method of the step of performing morphological image processing when the accuracy is below the threshold, extracting and may be configured to re-perform the training step.

또한 본 실시 예에서는, 이진 분류 알고리즘의 훈련 페이즈는, 트레이닝 세트를 이용하여 초기 이진 분류 알고리즘을 훈련시키는 단계 이후에, 테스트 세트를 이용하여 훈련된 이진 분류 알고리즘의 정확도를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그리고 이진 분류 알고리즘의 훈련 페이즈는 정확도가 임계치를 초과하는 경우 훈련을 종료하고, 정확도가 임계치 이하인 경우 특징을 추출하는 단계의 특징 추출 방식을 변경하여 추출하는 단계 및 훈련시키는 단계를 재수행하도록 구성될 수 있다. 이때 이미지 분류 알고리즘은, 정확도가 임계치 이상인 경우에 채택되었던 특징 추출 방식에 기반하여 생성될 수 있다. 예컨대, 본 실시 예에서는, 실제 데이터를 전송하는 광원(예컨대, LED)의 패턴이 다르기 때문에 정확한 광원을 분류하기 위해, 기 학습된 이진 분류 알고리즘(예컨대, 분류기)에서 효과적으로 사용된 기하학적 특징이 몇 가지 선택되어, 정확도가 임계치 이하인 경우 특징을 추출하는 단계의 특징 추출 방식을 변경하여 추출하는 단계 및 훈련시키는 단계를 재수행하도록 구성될 수 있다.Also, in this embodiment, the training phase of the binary classification algorithm may further include, after training the initial binary classification algorithm using the training set, confirming the accuracy of the trained binary classification algorithm using the test set. can And the training phase of the binary classification algorithm is configured to terminate the training when the accuracy exceeds the threshold, and re-perform the extraction and training steps by changing the feature extraction method of the step of extracting the feature when the accuracy is below the threshold. can In this case, the image classification algorithm may be generated based on the feature extraction method adopted when the accuracy is greater than or equal to the threshold. For example, in this embodiment, since the pattern of the light source (eg, LED) that transmits actual data is different, in order to accurately classify the light source, there are several geometric features effectively used in the pre-learned binary classification algorithm (eg, classifier). It may be selected and configured to re-perform the extracting and training by changing the feature extraction method of the step of extracting the feature when the accuracy is less than or equal to the threshold.

즉, 본 실시 예에서는, 이진 분류 알고리즘의 정확도가 임계치 이하인 경우에는, 형태학적 이미지 처리를 수행하는 단계의 전처리 방식을 변경하여 이미지 처리를 수행할 수 있으며, 전처리 방식을 변경하여 이미지 처리를 수행한 후에 이전 학습에 대한 정확도를 확인했을 때에도, 이진 분류 알고리즘의 정확도가 임계치 이하인 경우, 전처리 방식은 변경하지 않고 정확도가 임계치 이상인 경우에 채택되었던 송신 광원 및 일반 광원의 특징 추출 방식에 기반하여, 특징을 추출하는 단계의 특징 추출 방식을 변경하여 특징을 추출할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 전처리 방식 및 특징 추출 방식이 모두 변경되도록 구성할 수도 있다.That is, in the present embodiment, when the accuracy of the binary classification algorithm is less than or equal to the threshold, image processing can be performed by changing the pre-processing method of the step of performing morphological image processing, and image processing is performed by changing the pre-processing method. Even when the accuracy of the previous learning is confirmed later, if the accuracy of the binary classification algorithm is below the threshold, the preprocessing method is not changed and based on the feature extraction method of the transmission light source and the general light source adopted when the accuracy is above the threshold, The feature can be extracted by changing the feature extraction method of the extracting step. However, the present invention is not limited thereto, and both the preprocessing method and the feature extraction method may be configured to be changed.

여기서, 특징은, 광원의 기하학적(geometrical) 특징을 포함할 수 있으며, 이러한 기하학적 특징은, 광원의 각 스트라이프 면적, 상기 광원의 모든 스트라이프의 둘레(perimeter)의 합 및 상기 광원의 스트라이프 패턴을 나타내는 라인 세그먼트의 수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 광원의 스트라이프의 라인 세그먼트 수는 획득된 영상에서 ROI 알고리즘을 통해 식별된 광원 영역에 더글라스-포이커(Douglas-Peucker) 알고리즘을 사용하여 도출될 수 있다. 더글라스-포이커 알고리즘은 미리 정해진 정밀성에 따라 커브를 라인 세그먼트들로 나눌 수 있다. Here, the feature may include a geometrical feature of the light source, the geometrical feature being the area of each stripe of the light source, the sum of the perimeters of all stripes of the light source, and a line representing the stripe pattern of the light source It may include at least one of the number of segments. Here, the number of line segments of the stripe of the light source may be derived using the Douglas-Peucker algorithm in the light source region identified through the ROI algorithm in the acquired image. The Douglas-Poker algorithm can divide the curve into line segments according to a predetermined precision.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 광원 영상으로부터 라인 세그먼트의 수를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a method of deriving the number of line segments from a light source image according to an embodiment of the present disclosure.

더글라스-포이커 알고리즘은 촬영된 영상에서 ROI 알고리즘을 통해 식별된 광원 영역에 적용되어 광원 이미지의 원래 커브를 디지털화함으로써 광원 이미지의 커브 상에서의 주요 포인트(dominant point)를 결정하고, 주요 포인트들로 유사한 커브를 생성할 수 있다.The Douglas-Poker algorithm is applied to the light source region identified through the ROI algorithm in the captured image to digitize the original curve of the light source image to determine the dominant point on the curve of the light source image, and to You can create curves.

도 5에서 도시되는 바와 같이 더글라스-포이커 알고리즘에 의해 광원 이미지의 커브 상에서의 주요 포인트가 결정되며, 주요 포인트들 사이를 연결하면 라인 세그먼트가 생성되며, 라인 세그먼트의 수가 연산될 수 있다.As shown in FIG. 5 , a main point on the curve of the light source image is determined by the Douglas-Poker algorithm, and when the main points are connected, a line segment is generated, and the number of line segments can be calculated.

도 6은 데이터를 송신하는 광원과 데이터를 송신하지 않는 일반 광원에 대해 본 개시의 일 실시 예에 따라서 도출된 라인 세그먼트의 수 및 광원 영역의 면적을 보여주는 그래프이다. 6 is a graph showing the number of line segments and the area of a light source region derived according to an embodiment of the present disclosure for a light source that transmits data and a general light source that does not transmit data.

도 6의 그래프를 참고하면, 라인 세그먼트의 수와 LED 영역의 면적에 따라서 데이터를 송신하는 광원(예를 들어, LED)과 데이터를 송신하지 않는 일반 광원이 판단될 수 있음을 알 수 있다.Referring to the graph of FIG. 6 , it can be seen that a light source that transmits data (eg, an LED) and a general light source that does not transmit data can be determined according to the number of line segments and the area of the LED region.

본 실시 예에서는, 이미지 분류 알고리즘 및 이진 분류 알고리즘의 결합을 통해, 일반 광원과 송신 광원이 포함된 이미지 내에서 최종적으로 송신 광원 영역을 추출하게 되며, 다시 말해 이미 분류 알고리즘을 통해 이미지 내의 광원 영역들을 식별한 후, SVM과 같은 이진 분류 알고리즘을 통해, 상기 식별된 광원 영역들 중 송신 광원의 영역을 정확하게 판별하는 것이다. In this embodiment, through the combination of the image classification algorithm and the binary classification algorithm, the transmission light source region is finally extracted from the image including the general light source and the transmission light source, that is, the light source regions in the image are already classified through the classification algorithm. After identification, a region of a transmission light source among the identified light source regions is accurately determined through a binary classification algorithm such as SVM.

예컨대, 본 실시 예에서는, SVM을 이용하여, 비선형 데이터의 특성을 다항식 형태로 변환할 수 있다. 즉 모든 데이터들을 선형적으로 분류할 수 있는 것은 아니므로, 비선형 데이터의 특성을 다항식 형태로 변환하여 선형적으로 구분 가능할 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해, 다항 객체를 생성하고, 객체에 비선형 데이터를 훈련시켜 다항식을 얻은 후, 얻은 다항식을 이용해 SVM 분류를 수행할 수 있다.For example, in the present embodiment, the characteristic of nonlinear data may be converted into a polynomial form using SVM. That is, since not all data can be classified linearly, the characteristic of nonlinear data is converted into a polynomial form so that it can be classified linearly. To this end, a polynomial object is created, a polynomial is obtained by training the object with nonlinear data, and then SVM classification can be performed using the obtained polynomial.

SVM에서 데이터를 고차원 공간에 매칭하는데 많이 사용하는 방법은 크게 다항식 커널 방법과 가우시안커널(후술하는 RBF 커널)가 있다. 다항식 커널 방법은, 원래 특성의 가능한 조합을 지정된 차수까지 모두 계산하는 것을 말하며, 가우시안커널(RBF커널)은 차원이 무한한 특성 공간에 매핑하는 것을 말한다. 본 실시 예에서는 RBF 커널이 적용될 수 있으며 구체적인 설명은 후술하도록 한다.In SVM, methods widely used to match data to a high-dimensional space include a polynomial kernel method and a Gaussian kernel (RBF kernel to be described later). The polynomial kernel method refers to calculating all possible combinations of original features up to a specified order, and the Gaussian kernel (RBF kernel) refers to mapping to a feature space with infinite dimensions. In this embodiment, an RBF kernel may be applied, and a detailed description will be given later.

본 실시 예에서, 이진 분류 알고리즘은, 데이터의 특성을 무한한 모든 차수의 모든 다항식으로 확장하는 방사형 기저 함수(Radial Basis Function, RBF) 커널(kernel)을 적용하여, 데이터를 차원이 무한한 특성 공간에 매핑할 수 있다.In this embodiment, the binary classification algorithm applies a radial basis function (RBF) kernel that extends data characteristics to all polynomials of all infinite degrees, and maps data to a feature space with infinite dimensions. can do.

방사형 기저 함수(RBF)는 가우시안 RBF 커널 함수라고도 하며, 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The radial basis function (RBF) is also called a Gaussian RBF kernel function and can be expressed as Equation (1).

Figure 112021048362583-pat00001
Figure 112021048362583-pat00001

여기서, 감마(

Figure 112021048362583-pat00002
)는 파라미터로 커널의 흩어짐을 세팅할 수 있다. 즉 가우시안 분포에서 보면, 분산에 해당하는 부분일 수 있다. 수학식 1은 벡터 l 이라는 랜드마크와 벡터 x가 얼마나 가까운지에 따라 0에서 1사이의 값을 보이는데, 가장 가까울 때 1, 멀 때 0의 값을 가진다. 가우시안 RBF는 비 선형적인(non-linear) 분류기를 생성할 때 사용하기 좋으며 그 이유는 다음과 같다.Here, gamma (
Figure 112021048362583-pat00002
) can set the kernel scatter as a parameter. That is, when viewed from a Gaussian distribution, it may be a part corresponding to the variance. Equation 1 shows a value between 0 and 1 depending on how close the landmark of vector l is to vector x, and has a value of 1 when closest and 0 when far away. Gaussian RBF is good for creating non-linear classifiers, for the following reasons.

예를 들어, m차원의 벡터공간에 n개의 점이 있다고 하면, 1개의 점을 l로 잡고, 모든 점 x들에 대해 가우시안 RBF 커널 함수를 적용하면 l로부터 모든 점과의 거리 n개를 특징(feature)으로 하는 벡터를 만들 수 있다. 즉 m차원 -> n차원으로 벡터 변환이 가능한 것이다. 이 매핑을 n개의 모든 점에 대해서 진행하면, 이 함수의 특성상 기존에 가까웠던 점들은 새로운 스페이스에서도 마찬가지로 가까울 것이다. 그리고 m < n이라고 가정하면, 이 과정에서 차원 또한 늘어날 것이다. 즉, 상기의 과정을 거치면 차원이 늘어나되 기존에 가까웠던 점들은 마찬가지로 가까워서 분리가 좀 더 쉬워질 수 있다.For example, if there are n points in an m-dimensional vector space, one point is taken as l , and a Gaussian RBF kernel function is applied to all points x, then the distance n from l to all points is characterized. ) can be created as a vector. That is, it is possible to transform a vector from m-dimensional to n-dimensional. If this mapping is performed for all n points, the previously close points will be similarly close in the new space due to the nature of this function. And assuming that m < n, the dimension will also increase in this process. That is, through the above process, the dimension is increased, but the points that were previously close are similarly close, so that the separation may be easier.

이와 같은, RBF 커널은 무한 차원으로의 프로젝션이 될 수 있으며, 이러한 방사형 구조를 기본으로 하는 네트워크는 예를 들어, 은닉층이 1개이고 유클리디안(Euclidean) 거리를 사용하며 역전파 알고리즘을 사용하고 안정성 판별이 가능할 수 있다. As such, the RBF kernel can be projected into infinite dimensions, and a network based on such a radial structure, for example, has one hidden layer, uses Euclidean distances, uses a backpropagation algorithm, and is stable. discrimination may be possible.

한편, RBF커널을 사용한 SVM이 결정을 만드는 방법을 간략히 살펴보면, 먼저 새로운 데이터 포인트에 대해 예측하려면 각 서포트 벡터(두 클래스 사이의 경계에 위치한 데이터 포인트)와의 거리를 측정한다. 분류 결정은 서포트 벡터까지의 거리에 기반하며, 중요도는 훈련과정에서 학습될 수 있다. 데이터 셋을 이용하여 SVM 경계를 생성하고, 이 경계는 두 개의 매개변수인 C(규제 매개변수)와 감마(

Figure 112021048362583-pat00003
)에 의해 생성될 수 있다. 이때 작은 감마(
Figure 112021048362583-pat00004
) 값은 가우시안 커널의 반경을 크게 하여 많은 포인트들이 가까이 있는 것으로 고려할 수 있으며, 결정 경계를 천천히 바뀌게 하므로 모델의 복잡도를 낮출 수 있다. 반면 감마(
Figure 112021048362583-pat00005
) 값이 커짐에 따라 결정 경계는 하나의 포인트에 더 민감해지고 더 복잡한 모델을 생성하게 된다. Meanwhile, looking briefly at how the SVM using the RBF kernel makes decisions, first, to predict a new data point, the distance from each support vector (data point located on the boundary between two classes) is measured. The classification decision is based on the distance to the support vector, and the importance can be learned during training. An SVM boundary is created using the data set, and this boundary is defined by two parameters: C (regulatory parameter) and gamma (
Figure 112021048362583-pat00003
) can be created by At this time, a small gamma (
Figure 112021048362583-pat00004
) value increases the radius of the Gaussian kernel so that many points can be considered close, and the complexity of the model can be lowered because the decision boundary is changed slowly. On the other hand, gamma (
Figure 112021048362583-pat00005
), the decision boundary becomes more sensitive to one point and produces more complex models.

그리고 C의 값이 작을 때는 제약이 큰 모델을 만들고 각 포인트의 영향력이 작으며, C 값이 증가할수록 각 포인트 들이 모델에 큰 영향을 주며 결정 경계를 휘어서 정확하게 분류할 수 있다.And when the value of C is small, a model with large constraints is created and the influence of each point is small. As the value of C increases, each point has a large influence on the model, and it can be accurately classified by bending the decision boundary.

한편, 본 실시 예에서, 이진 분류 알고리즘은, 비확률적 이진 선형 분류 모델을 테스트 하여, 정확도가 임계치를 초과하는 경우, 이진 분류 알고리즘의 학습을 완료하는 단계를 더 포함하는 훈련 페이즈(phase)에 의해 훈련된 학습 모델일 수 있다. 반면, 본 실시 예에서, 비확률적 이진 선형 분류 모델을 테스트 하여, 정확도가 임계치 이하인 경우에는, 이미지 분류 알고리즘을 기반으로 하는 이미지 처리가 다시 수행되도록 할 수 있다. 즉, 이진 분류 알고리즘이 임계치를 초과하는 정도의 정확도로 분류가 정확하게 수행된다고 판단되는 경우 학습이 완료되도록 하고, 정확도가 떨어지는 경우에는 이미지 처리부터 다시 수행되도록 하여 정확도가 임계치를 초과할 때까지 반복되도록 할 수 있다.On the other hand, in this embodiment, the binary classification algorithm tests the non-stochastic binary linear classification model, and when the accuracy exceeds the threshold, in a training phase further comprising the step of completing the learning of the binary classification algorithm. It may be a learning model trained by On the other hand, in the present embodiment, by testing the non-stochastic binary linear classification model, if the accuracy is less than or equal to a threshold, image processing based on the image classification algorithm may be performed again. In other words, if the binary classification algorithm determines that classification is performed accurately with an accuracy exceeding the threshold, learning is completed, and if the accuracy is low, image processing is performed again and repeated until the accuracy exceeds the threshold. can do.

도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 광원 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 송신 광원 탐지 방법의 학습 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 4에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.7 is a flowchart illustrating a method of detecting a transmission light source according to an embodiment of the present disclosure, and FIG. 8 is a flowchart illustrating a learning process of a method of detecting a transmission light source according to an embodiment of the present disclosure. In the following description, descriptions of parts overlapping with those of FIGS. 1 to 4 will be omitted.

도 7에 도시된 바와 같이, S100단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 카메라(110)를 이용하여 적어도 하나 이상의 광원을 포함한 이미지를 획득한다.7 , in step S100 , the transmission light source detection apparatus 100 acquires an image including at least one light source using the camera 110 .

즉 카메라(110)는 광학 카메라 통신(OCC)의 데이터를 수신할 수 있는 수신기로서, 광학 카메라 통신(OCC) 데이터를 송신하는 광원(예컨대, LED 영역)을 포함하는 이미지를 획득할 수 있으며, 상기 획득한 이미지 내에는 그 외 OCC 데이터를 송신하지 않는 일반 광원들에 대해서도 포함되어 있을 수 있다. That is, the camera 110 is a receiver capable of receiving data of optical camera communication (OCC), and may acquire an image including a light source (eg, an LED area) for transmitting optical camera communication (OCC) data, In the acquired image, other general light sources that do not transmit OCC data may be included.

S200단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 획득한 이미지를 광원을 식별하도록 학습된 이미지 분류 알고리즘에 적용하여 상기 이미지 내의 광원 영역에 대하여 특징(Feature)을 추출한다.In step S200, the transmission light source detection apparatus 100 applies the acquired image to the image classification algorithm learned to identify the light source to extract a feature from the light source region in the image.

여기서, 학습된 이미지 분류 알고리즘은, 예를 들어, CNN(Convolutional Neural Networks)이 적용될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라서 다른 이미지 분류 알고리즘이 적용될 수 있으며, CNN의 구체적인 구조는 광학 카메라 통신(OCC) 데이터를 송신하는 광원의 이미지를 정확하게 추론할 수 있는 다양한 구조로 구성될 수 있다. Here, the learned image classification algorithm, for example, CNN (Convolutional Neural Networks) may be applied. However, the present invention is not limited thereto, and other image classification algorithms may be applied depending on the embodiment, and the specific structure of the CNN may consist of various structures that can accurately infer the image of the light source that transmits optical camera communication (OCC) data. have.

이와 같은, 이미지 분류 알고리즘은, 획득된 이미지에서 일반 광원 및 송신 광원을 포함하는 광원들에 대해 식별하는 것으로, 본 실시 예에서, 이미지 내의 광원 영역에 대해서만 특징을 추출하고 광원 이외의 영역은 특징을 추출하지 않기 때문에, 연산 간소화 이후 처리 간소화에 대한 이점이 있다. As such, the image classification algorithm identifies light sources including a general light source and a transmission light source in an acquired image, and in this embodiment, features are extracted only from the light source area in the image, and features other than the light source are extracted. Since there is no extraction, there is an advantage in processing simplification after computation simplification.

그리고 S300단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 추출된 특징을 데이터 송신 광원을 식별하도록 학습된 이진 분류 알고리즘에 적용하여 획득한 이미지 내의 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단한다.And in step S300, the transmission light source detection apparatus 100 determines whether the OCC-based data transmission light source for each light source in the image obtained by applying the extracted features to the learned binary classification algorithm to identify the data transmission light source.

이때, 이진 분류 알고리즘은, 예컨대, 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine, SVM)이 적용될 수 있다.In this case, the binary classification algorithm, for example, a support vector machine (SVM) may be applied.

한편, 획득한 이미지 내에서, 이미지 분류 알고리즘을 통해 식별한 광원 영역이 복수 개인 경우, 송신 광원 탐지 장치(100)는 이미지 분류 알고리즘을 통해 식별한 광원 영역들을 이진 분류 알고리즘에 적용하여 복수의 광원 영역들 중 광학 카메라 통신(OCC) 기반 데이터 송신 광원을 검출할 수 있다. 또한 획득한 이미지 내에서, 이미지 분류 알고리즘을 통해 식별한 광원 영역이 1 개인 경우에는, 이진 분류 알고리즘을 통해 해당 광원 영역이 일반 광원인지 송신 광원인지를 식별할 수 있다.On the other hand, in the acquired image, when there are a plurality of light source regions identified through the image classification algorithm, the transmission light source detection apparatus 100 applies the light source regions identified through the image classification algorithm to the binary classification algorithm to obtain a plurality of light source regions. Among them, an optical camera communication (OCC)-based data transmission light source can be detected. Also, in the acquired image, when there is one light source region identified through the image classification algorithm, it is possible to identify whether the corresponding light source region is a general light source or a transmission light source through a binary classification algorithm.

즉 본 실시 예는, 이미지 분류 알고리즘과 이진 분류 알고리즘이 결합된 광원 탐지 알고리즘을 통해 광학 카메라 통신(OCC) 기반 데이터 송신 광원을 정확히 탐지할 수 있는데, 이러한 송신 광원 탐지 알고리즘의 학습 방법은 도 8에 기반하여 설명할 수 있다.That is, in this embodiment, the optical camera communication (OCC)-based data transmission light source can be accurately detected through the light source detection algorithm in which the image classification algorithm and the binary classification algorithm are combined. The learning method of this transmission light source detection algorithm is shown in FIG. can be explained based on

도 8에 도시된 바를 참조하면, S10단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 OCC 기반 데이터 송신 광원의 이미지 및 데이터를 송신하지 않는 일반 광원의 이미지를 포함하는 이미지 세트를 수집한다.Referring to FIG. 8 , in step S10 , the transmission light source detection apparatus 100 collects an image set including an image of an OCC-based data transmission light source and an image of a general light source that does not transmit data.

예를 들어, OCC 기반 데이터 송신 광원은 차량 정보 등을 송신할 수 있는 차량 후미등을 의미할 수 있고, 데이터를 송신하지 않는 일반 광원은 신호등이나 형광등 등을 의미할 수 있다.For example, the OCC-based data transmission light source may mean a vehicle tail light capable of transmitting vehicle information, etc., and a general light source that does not transmit data may mean a traffic light or a fluorescent lamp.

S20단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 수집한 이미지 세트 내의 이미지들에 형태학적(morphological) 이미지 처리를 수행한다. In step S20 , the transmission light source detecting apparatus 100 performs morphological image processing on images in the collected image set.

본 실시 예에서는, 수집한 이미지 세트 내의 이미지에 형태학적 기울기 연산 및 이미지 필터링 과정을 적용하여 전처리 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서는, 이미지 닫힘, 윤곽 근사화 등의 형태학적 이미지 처리가 수행될 수 있다.In this embodiment, a preprocessed image may be generated by applying a morphological gradient operation and an image filtering process to images in the collected image set. For example, in the present embodiment, morphological image processing such as image closing and contour approximation may be performed.

여기서, 형태학적 이미지 처리는, 모폴로지 기법이라고도 표현할 수 있으며, 본 실시 예에서는, 홀 채우기, 잡음 제거 등 영상의 이진화 과정에서 발생하는 불명확한 물체 영역을 명확하게 나타내, 영상 내 물체의 구조를 명확하게 하고자 하기 위해서 형태학적 이미지 처리를 수행할 수 있다. 또한 예를 들어, 본 실시 예에서는, 닫힘(Closing, 채움) 연산, 형태학적 기울기(morphological gradient) 연산 등을 통해 형태학적 이미지 처리가 수행될 수 있다.Here, the morphological image processing can also be expressed as a morphology technique, and in this embodiment, an ambiguous object region that occurs in the binarization process of an image, such as hole filling and noise removal, is clearly indicated, so that the structure of the object in the image is clearly shown. To do this, morphological image processing can be performed. Also, for example, in the present embodiment, morphological image processing may be performed through a closing operation, a morphological gradient operation, and the like.

그리고 S30단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 형태학적 이미지 처리된 이미지 세트 내의 광원의 이미지들의 특징(Feature)들을 트레이닝 세트 및 테스트 세트로 추출한다.And in step S30, the transmission light source detecting apparatus 100 extracts features of the images of the light source in the morphological image-processed image set as a training set and a test set.

이때 광원의 이미지들의 특징들은 임의로 트레이닝 세트 및 테스트 세트로 구분되어 추출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 트레이닝 세트 및 테스트 세트로 구분되어 추출되는 다양한 방법이 적용될 수 있다.In this case, the features of the images of the light source may be arbitrarily divided into a training set and a test set and extracted, but the present invention is not limited thereto, and various methods of being divided into a training set and a test set and extracted may be applied.

그리고 S40단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 트레이닝 셋을 이용하여 초기 이진 분류 알고리즘을 훈련시킨다.And in step S40, the transmission light source detection apparatus 100 trains the initial binary classification algorithm using the training set.

이후, S50단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 테스트 세트를 이용하여 훈련된 이진 분류 알고리즘의 정확도를 확인한다.Thereafter, in step S50 , the transmission light source detection apparatus 100 checks the accuracy of the trained binary classification algorithm using the test set.

S60단계에서, 훈련된 이진 분류 알고리즘의 정확도가 임계치를 초과하는 경우(예), S70단계에서, 송신 광원 탐지 장치(100)는 훈련을 종료할 수 있다.In step S60, when the accuracy of the trained binary classification algorithm exceeds the threshold (Yes), in step S70, the apparatus 100 for detecting a transmission light source may end the training.

반면, 훈련된 이진 분류 알고리즘의 정확도가 임계치 이하인 경우(아니오)에는, 형태학적 이미지 처리를 수행하는 단계(S20)의 전처리 방식을 변경하여 이미지 처리를 수행하는 단계(S20), 추출하는 단계(S30) 및 훈련시키는 단계(S40)를 재수행하도록 이진 분류 알고리즘의 훈련 페이즈를 구성할 수 있다. 이때 이미지 분류 알고리즘은, 정확도가 임계치 이상인 경우에 채택되었던 특징 추출 방식에 기반하여 생성될 수 있다.On the other hand, if the accuracy of the trained binary classification algorithm is less than the threshold (No), changing the pre-processing method of the morphological image processing step (S20) to perform image processing (S20), extracting (S30) ) and the training phase of the binary classification algorithm can be configured to re-perform the training step ( S40 ). In this case, the image classification algorithm may be generated based on a feature extraction method adopted when the accuracy is greater than or equal to a threshold.

그리고 실시 예에 따라서, 훈련된 이진 분류 알고리즘의 정확도가 임계치 이하인 경우, 특징을 추출하는 단계(S30)의 특징 추출 방식을 변경하여 추출하는 단계(S30) 및 훈련시키는 단계(S40)를 재수행하도록 이진 분류 알고리즘의 훈련 페이즈를 구성할 수 있다.And according to an embodiment, when the accuracy of the trained binary classification algorithm is less than or equal to the threshold, the extracting step (S30) and the training step (S40) are re-performed by changing the feature extraction method of the step (S30) of extracting the feature. The training phase of the binary classification algorithm can be configured.

즉, 본 실시 예에서는, 이진 분류 알고리즘의 정확도가 임계치 이하인 경우에는, 형태학적 이미지 처리를 수행하는 단계의 전처리 방식을 변경하여 이미지 처리를 수행할 수 있으며, 전처리 방식을 변경하여 이미지 처리를 수행한 후에 이전 학습에 대한 정확도를 확인했을 때에도, 이진 분류 알고리즘의 정확도가 임계치 이하인 경우, 전처리 방식은 변경하지 않고 정확도가 임계치 이상인 경우에 채택되었던 송신 광원 및 일반 광원의 특징 추출 방식에 기반하여, 특징을 추출하는 단계의 특징 추출 방식을 변경하여 특징을 추출할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 전처리 방식 및 특징 추출 방식이 모두 변경되도록 구성할 수도 있다.That is, in the present embodiment, when the accuracy of the binary classification algorithm is less than or equal to the threshold, image processing can be performed by changing the pre-processing method of the step of performing morphological image processing, and image processing is performed by changing the pre-processing method. Even when the accuracy of the previous learning is confirmed later, if the accuracy of the binary classification algorithm is below the threshold, the preprocessing method is not changed and based on the feature extraction method of the transmission light source and the general light source adopted when the accuracy is above the threshold, The feature can be extracted by changing the feature extraction method of the extracting step. However, the present invention is not limited thereto, and both the preprocessing method and the feature extraction method may be configured to be changed.

여기서, 특징은, 광원의 기하학적(geometrical) 특징을 포함할 수 있으며, 이러한 기하학적 특징은, 광원의 각 스트라이프 면적, 상기 광원의 모든 스트라이프의 둘레의 합 및 상기 광원의 스트라이프 패턴을 나타내는 라인 세그먼트의 수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the characteristic may include a geometrical characteristic of the light source, the geometric characteristic being the area of each stripe of the light source, the sum of the perimeters of all stripes of the light source, and the number of line segments representing the stripe pattern of the light source. may include at least one of

이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.The above-described embodiment according to the present invention may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, and such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium includes a hard disk, a magnetic medium such as a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as CD-ROM and DVD, a magneto-optical medium such as a floppy disk, and a ROM. , RAM, flash memory, and the like, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions.

한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the computer program may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and used by those skilled in the computer software field. Examples of the computer program may include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.In the specification of the present invention (especially in the claims), the use of the term "above" and similar referential terms may be used in both the singular and the plural. In addition, when a range is described in the present invention, each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention as including the invention to which individual values belonging to the range are applied (unless there is a description to the contrary). same as

본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.The steps constituting the method according to the present invention may be performed in an appropriate order unless the order is explicitly stated or there is no description to the contrary. The present invention is not necessarily limited to the order in which the steps are described. The use of all examples or exemplary terms (eg, etc.) in the present invention is merely for the purpose of describing the present invention in detail, and the scope of the present invention is limited by the examples or exemplary terms unless limited by the claims. it's not going to be In addition, those skilled in the art will appreciate that various modifications, combinations, and changes may be made in accordance with design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the spirit of the present invention is not limited to the scope of the scope of the present invention. will be said to belong to

100 : 송신 광원 탐지 장치
110 : 카메라
120 : 프로세서
130 : 메모리
140 : 사용자 인터페이스
200 : 사용자 단말
300 : 서버
400 : 네트워크
100: transmission light source detection device
110: camera
120 : processor
130: memory
140 : user interface
200: user terminal
300 : server
400: network

Claims (19)

광학 카메라 통신(OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC)을 위해 데이터를 송신하는 광원을 검출하는 송신 광원 탐지 방법으로서,
카메라를 이용하여 적어도 하나 이상의 광원을 포함한 이미지를 획득하는 단계;
상기 획득한 이미지를 광원을 식별하도록 학습된 이미지 분류 알고리즘에 적용하여 상기 이미지 내의 광원 영역에 대하여 특징(Feature)을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 특징을 데이터 송신 광원을 식별하도록 학습된 이진 분류 알고리즘에 적용하여 상기 획득한 이미지 내의 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단하는 단계를 포함하되,
상기 이진 분류 알고리즘은,
OCC 기반 데이터 송신 광원의 이미지 및 데이터를 송신하지 않는 일반 광원의 이미지를 포함하는 이미지 세트를 수집하는 단계;
상기 수집한 이미지 세트 내의 이미지들에 형태학적(morphological) 이미지 처리를 수행하는 단계;
상기 형태학적 이미지 처리된 이미지 세트 내의 광원의 이미지들의 특징(Feature)들을 트레이닝 세트 및 테스트 세트로 추출하는 단계; 및
상기 트레이닝 세트를 이용하여 초기 이진 분류 알고리즘을 훈련시키는 단계를 포함하는 훈련 페이즈(phase)에 의해 훈련되고,
상기 이미지 세트 내의 OCC 기반 데이터 송신 광원의 이미지 및 데이터를 송신하지 않는 일반 광원의 이미지는 각각 송신 광원 및 일반 광원으로 레이블링 되어 있으며,
상기 트레이닝 세트 및 상기 테스트 세트 내의 이미지들의 특징들도 각각 송신 광원 및 일반 광원으로 레이블링 되어 있는,
송신 광원 탐지 방법.
As a transmission light source detection method for detecting a light source that transmits data for optical camera communication (OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC),
acquiring an image including at least one light source using a camera;
extracting a feature from a light source region in the image by applying the acquired image to an image classification algorithm learned to identify a light source; and
Comprising the step of applying the extracted features to a binary classification algorithm learned to identify a data transmission light source, determining whether each light source in the acquired image is an OCC-based data transmission light source,
The binary classification algorithm is
collecting an image set including an image of an OCC-based data transmission light source and an image of a normal light source that does not transmit data;
performing morphological image processing on images in the collected image set;
extracting features of images of a light source in the morphological image-processed image set into a training set and a test set; and
trained by a training phase comprising training an initial binary classification algorithm using the training set;
The image of the OCC-based data transmission light source in the image set and the image of the general light source that does not transmit data are labeled as the transmission light source and the normal light source, respectively,
Features of the images in the training set and the test set are also labeled as transmit light and normal light, respectively.
How to detect a transmitting light source.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 형태학적(morphological) 이미지 처리를 수행하는 단계는,
상기 수집한 이미지 세트 내의 이미지에 형태학적 기울기 연산 및 이미지 필터링 과정을 적용하여 전처리 이미지를 생성하는 단계를 포함하는,
송신 광원 탐지 방법.
The method of claim 1,
The step of performing the morphological image processing,
Comprising the step of generating a pre-processed image by applying a morphological gradient operation and image filtering process to the images in the collected image set,
How to detect a transmitting light source.
제 1 항에 있어서,
상기 훈련 페이즈는,
상기 훈련시키는 단계 이후에,
상기 테스트 세트를 이용하여 훈련된 상기 이진 분류 알고리즘의 정확도를 확인하는 단계를 더 포함하고,
상기 훈련 페이즈는 상기 정확도가 임계치를 초과하는 경우 훈련을 종료하고, 상기 정확도가 임계치 이하인 경우 상기 형태학적 이미지 처리를 수행하는 단계의 전처리 방식을 변경하여 상기 이미지 처리를 수행하는 단계, 상기 추출하는 단계 및 상기 훈련시키는 단계를 재수행하도록 구성되는,
송신 광원 탐지 방법.
The method of claim 1,
The training phase is
After the training step,
Confirming the accuracy of the trained binary classification algorithm using the test set,
In the training phase, when the accuracy exceeds a threshold, training is terminated, and when the accuracy is less than or equal to a threshold, changing the pre-processing method of performing the morphological image processing to perform the image processing, the step of extracting and re-performing the training step.
How to detect a transmitting light source.
제 1 항에 있어서,
상기 훈련 페이즈는,
상기 훈련시키는 단계 이후에,
상기 테스트 세트를 이용하여 훈련된 상기 이진 분류 알고리즘의 정확도를 확인하는 단계를 더 포함하고,
상기 훈련 페이즈는 상기 정확도가 임계치를 초과하는 경우 훈련을 종료하고, 상기 정확도가 임계치 이하인 경우 상기 특징을 추출하는 단계의 특징 추출 방식을 변경하여 상기 추출하는 단계 및 상기 훈련시키는 단계를 재수행하도록 구성되는,
송신 광원 탐지 방법.
The method of claim 1,
The training phase is
After the training step,
Confirming the accuracy of the trained binary classification algorithm using the test set,
The training phase is configured to end training when the accuracy exceeds a threshold, and to re-perform the extraction and training by changing the feature extraction method of the step of extracting the feature when the accuracy is less than or equal to the threshold felled,
How to detect a transmitting light source.
제 5 항에 있어서,
상기 이미지 분류 알고리즘은,
상기 정확도가 임계치 이상인 경우에 채택되었던 상기 특징 추출 방식에 기반하여 생성되는,
송신 광원 탐지 방법.
6. The method of claim 5,
The image classification algorithm is
generated based on the feature extraction method adopted when the accuracy is greater than or equal to a threshold,
How to detect a transmitting light source.
제 1 항에 있어서,
상기 특징은, 광원의 기하학적 특징을 포함하고,
상기 기하학적 특징은, 광원의 각 스트라이프 면적, 상기 광원의 모든 스트라이프의 둘레의 합 및 상기 광원의 스트라이프 패턴을 나타내는 라인 세그먼트의 수 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 라인 세그먼트의 수는 상기 광원 영역의 이미지에 더글라스-포이커 알고리즘을 적용하여 도출되는,
송신 광원 탐지 방법.
The method of claim 1,
The characteristic includes a geometric characteristic of the light source,
wherein the geometrical characteristic comprises at least one of the area of each stripe of the light source, the sum of the perimeters of all stripes of the light source, and the number of line segments representing the stripe pattern of the light source;
The number of line segments is derived by applying the Douglas-Poker algorithm to the image of the light source region,
How to detect a transmitting light source.
제 1 항에 있어서,
상기 특징을 추출하는 단계는,
상기 이미지 내에서 광원이 있는 영역을 식별하는 단계; 및
식별된 광원 영역에 대하여 특징을 추출하는 단계를 포함하고,
상기 특징은 상기 광원 영역에서 탐지되는 스트라이프의 수 및 상기 광원 영역 내에서 스트라이프들 간의 간격의 변화를 포함하며,
상기 이진 분류 알고리즘은 상기 스트라이프의 수 및 상기 광원 영역 내에서 스트라이프들 간의 간격의 변화에 기초하여 상기 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단하도록 구성되는,
송신 광원 탐지 방법.
The method of claim 1,
The step of extracting the feature is
identifying an area within the image with a light source; and
extracting features for the identified light source region;
The characteristic includes a change in the number of stripes detected in the light source area and a spacing between the stripes in the light source area,
the binary classification algorithm is configured to determine whether it is an OCC-based data transmission light source for each of the light sources based on the number of stripes and a change in spacing between stripes within the light source area;
How to detect a transmitting light source.
제 1 항에 있어서,
상기 학습된 이진 분류 알고리즘은,
데이터의 특성을 무한한 모든 차수의 모든 다항식으로 확장하는 방사형 기저 함수(Radial Basis Function, RBF) 커널(kernel)을 적용하여, 데이터를 차원이 무한한 특성 공간에 매핑하는,
송신 광원 탐지 방법.
The method of claim 1,
The learned binary classification algorithm is
By applying a Radial Basis Function (RBF) kernel that extends the characteristics of the data to all polynomials of all infinite degrees, mapping the data to the feature space with infinite dimensions.
How to detect a transmitting light source.
컴퓨터를 이용하여 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 9 항의 방법 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium storing a computer program for executing the method of any one of claims 1 and 3 to 9 using a computer.
광학 카메라 통신(OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC)을 위해 데이터를 송신하는 광원을 검출하는 송신 광원 탐지 장치로서,
메모리; 및
상기 메모리와 연결되고, 상기 메모리에 포함된 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
카메라를 이용하여 적어도 하나 이상의 광원을 포함한 이미지를 획득하는 동작,
상기 획득한 이미지를 광원을 식별하도록 학습된 이미지 분류 알고리즘에 적용하여 상기 이미지 내의 광원 영역에 대하여 특징(Feature)을 추출하는 동작, 및
상기 추출된 특징을 데이터 송신 광원을 식별하도록 학습된 이진 분류 알고리즘에 적용하여 상기 획득한 이미지 내의 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단하는 동작을 수행하도록 구성되되,
상기 이진 분류 알고리즘은,
OCC 기반 데이터 송신 광원의 이미지 및 데이터를 송신하지 않는 일반 광원의 이미지를 포함하는 이미지 세트를 수집하는 단계;
상기 수집한 이미지 세트 내의 이미지들에 형태학적(morphological) 이미지 처리를 수행하는 단계;
상기 형태학적 이미지 처리된 이미지 세트 내의 광원의 이미지들의 특징(Feature)들을 트레이닝 세트 및 테스트 세트로 추출하는 단계; 및
상기 트레이닝 세트를 이용하여 초기 이진 분류 알고리즘을 훈련시키는 단계를 포함하는 훈련 페이즈(phase)에 의해 훈련되고,
상기 이미지 세트 내의 OCC 기반 데이터 송신 광원의 이미지 및 데이터를 송신하지 않는 일반 광원의 이미지는 각각 송신 광원 및 일반 광원으로 레이블링 되어 있으며,
상기 트레이닝 세트 및 상기 테스트 세트 내의 이미지들의 특징들도 각각 송신 광원 및 일반 광원으로 레이블링 되어 있는,
송신 광원 탐지 장치.
As a transmission light source detection device for detecting a light source that transmits data for optical camera communication (OPTICAL CAMERA COMMUNICATION, OCC),
Memory; and
at least one processor coupled to the memory and configured to execute computer readable instructions contained in the memory;
the at least one processor,
An operation of acquiring an image including at least one light source using a camera,
extracting a feature from a light source region in the image by applying the acquired image to an image classification algorithm learned to identify a light source; and
configured to apply the extracted feature to a binary classification algorithm learned to identify a data transmission light source to perform an operation of determining whether it is an OCC-based data transmission light source for each light source in the acquired image,
The binary classification algorithm is
collecting an image set including an image of an OCC-based data transmission light source and an image of a normal light source that does not transmit data;
performing morphological image processing on images in the collected image set;
extracting features of images of a light source in the morphological image-processed image set into a training set and a test set; and
trained by a training phase comprising training an initial binary classification algorithm using the training set;
The image of the OCC-based data transmission light source in the image set and the image of the general light source that does not transmit data are labeled as the transmission light source and the normal light source, respectively,
Features of the images in the training set and the test set are also labeled as transmit light and normal light, respectively.
Transmitting light source detection device.
삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 이진 분류 알고리즘은,
상기 형태학적(morphological) 이미지 처리를 수행하는 단계에서, 상기 수집한 이미지 세트 내의 이미지에 형태학적 기울기 연산 및 이미지 필터링 과정을 적용하여 전처리 이미지를 생성하는 동작을 수행하도록 구성되는,
송신 광원 탐지 장치.
12. The method of claim 11,
The binary classification algorithm is
configured to perform an operation of generating a pre-processed image by applying a morphological gradient operation and an image filtering process to images in the collected image set in the step of performing the morphological image processing,
Transmitting light source detection device.
제 11 항에 있어서,
상기 훈련 페이즈는,
상기 훈련시키는 단계 이후에,
상기 테스트 세트를 이용하여 훈련된 상기 이진 분류 알고리즘의 정확도를 확인하는 단계를 더 포함하고,
상기 훈련 페이즈는 상기 정확도가 임계치를 초과하는 경우 훈련을 종료하고, 상기 정확도가 임계치 이하인 경우 상기 형태학적 이미지 처리를 수행하는 단계의 전처리 방식을 변경하여 상기 이미지 처리를 수행하는 단계, 상기 추출하는 단계 및 상기 훈련시키는 단계를 재수행하도록 구성되는,
송신 광원 탐지 장치.
12. The method of claim 11,
The training phase is
After the training step,
Confirming the accuracy of the trained binary classification algorithm using the test set,
In the training phase, when the accuracy exceeds a threshold, training is terminated, and when the accuracy is less than or equal to a threshold, changing the pre-processing method of performing the morphological image processing to perform the image processing, the step of extracting and re-performing the training step.
Transmitting light source detection device.
제 11 항에 있어서,
상기 훈련 페이즈는,
상기 훈련시키는 단계 이후에,
상기 테스트 세트를 이용하여 훈련된 상기 이진 분류 알고리즘의 정확도를 확인하는 단계를 더 포함하고,
상기 훈련 페이즈는 상기 정확도가 임계치를 초과하는 경우 훈련을 종료하고, 상기 정확도가 임계치 이하인 경우 상기 특징을 추출하는 단계의 특징 추출 방식을 변경하여 상기 추출하는 단계 및 상기 훈련시키는 단계를 재수행하도록 구성되는,
송신 광원 탐지 장치.
12. The method of claim 11,
The training phase is
After the training step,
Confirming the accuracy of the trained binary classification algorithm using the test set,
The training phase is configured to end training when the accuracy exceeds a threshold, and to re-perform the extraction and training by changing the feature extraction method of the step of extracting the feature when the accuracy is less than or equal to the threshold felled,
Transmitting light source detection device.
제 15 항에 있어서,
상기 이미지 분류 알고리즘은, 상기 정확도가 임계치 이상인 경우에 채택되었던 상기 특징 추출 방식에 기반하여 생성되는,
송신 광원 탐지 장치.
16. The method of claim 15,
The image classification algorithm is generated based on the feature extraction method adopted when the accuracy is greater than or equal to a threshold,
Transmitting light source detection device.
제 11 항에 있어서,
상기 특징은, 광원의 기하학적 특징을 포함하고,
상기 기하학적 특징은, 광원의 각 스트라이프 면적, 상기 광원의 모든 스트라이프의 둘레의 합 및 상기 광원의 스트라이프 패턴을 나타내는 라인 세그먼트의 수 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 라인 세그먼트의 수는 상기 광원 영역의 이미지에 더글라스-포이커 알고리즘을 적용하여 도출되는,
송신 광원 탐지 장치.
12. The method of claim 11,
The characteristic includes a geometric characteristic of the light source,
wherein the geometrical characteristic comprises at least one of the area of each stripe of the light source, the sum of the perimeters of all stripes of the light source, and the number of line segments representing the stripe pattern of the light source;
The number of line segments is derived by applying the Douglas-Poker algorithm to the image of the light source region,
Transmitting light source detection device.
제 11 항에 있어서,
상기 특징을 추출하는 동작은,
상기 이미지 내에서 광원이 있는 영역을 식별하는 동작, 및
식별된 광원 영역에 대하여 특징을 추출하는 동작을 더 수행하도록 구성되고,
상기 특징은 상기 광원 영역에서 탐지되는 스트라이프의 수 및 상기 광원 영역 내에서 스트라이프들 간의 간격의 변화를 포함하며,
상기 이진 분류 알고리즘은 상기 스트라이프의 수 및 상기 광원 영역 내에서 스트라이프들 간의 간격의 변화에 기초하여 상기 광원 각각에 대하여 OCC 기반 데이터 송신 광원인지 여부를 판단하도록 구성되는,
송신 광원 탐지 장치.
12. The method of claim 11,
The operation of extracting the feature is
identifying an area within the image in which the light source is located; and
configured to further perform an operation of extracting features for the identified light source region,
The characteristic includes a change in the number of stripes detected in the light source area and a spacing between the stripes in the light source area,
the binary classification algorithm is configured to determine whether it is an OCC-based data transmission light source for each of the light sources based on the number of stripes and a change in spacing between stripes within the light source area;
Transmitting light source detection device.
제 11 항에 있어서,
상기 학습된 이진 분류 알고리즘은,
데이터의 특성을 무한한 모든 차수의 모든 다항식으로 확장하는 방사형 기저 함수(Radial Basis Function, RBF) 커널(kernel)을 적용하여, 데이터를 차원이 무한한 특성 공간에 매핑하는,
송신 광원 탐지 장치.
12. The method of claim 11,
The learned binary classification algorithm is
By applying a Radial Basis Function (RBF) kernel that extends the characteristics of the data to all polynomials of all infinite degrees, mapping the data to the feature space with infinite dimensions.
Transmitting light source detection device.
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